T2000高速串行接口测试介绍

摘要：高速串行接口正越来越多地被应用到各种消费类电子产品中，如何对高速串行接口进行测试也成为了人们日益关注的话题。ADVANTEST T2000测试系统的6Gbps高速串口测试模块(6GSPM)可以为高速串行接口提供全面的测试方案，为高速串行接口的测试提供从验证到量产测试的完备解决方案。

关键字：高速串行接口测试，T2000，6GSPM，HDMI

1　高速串行接口简介

随着各类电子设备对数据传输速率提出了越来越高的要求，高速串行接口正被越来越多地应用到了各类电子设备中。高速串行接口通过串行的方式逐位发送和接受数据，可以在保证高数据传输速率的同时避免并行接口中常见的通道间互相串扰等问题。USB、SATA、PCI Express、HyperTransport、HDMI、Display Port等当今流行的接口均属于高速串行接口。图1所示的PC机内部结构图很好地从一个侧面反映了高速串行接口的普及程度。可以说，高速串行接口已经完全融入到了人们的日常生活中。

2　高速串行接口的测试需求

在高速串行接口的测试中存在着一系列的挑战：

1)产生和比较高速数字信号

高速串行接口的传输速率通常在Gbps级别。例如HDMI每通道的传输速率为3.4Gbps；USB 3.0的传输速率为5.0Gbps；SATA 3.0的传输速率为6Gbps。要测定此类高速串行接口，测试设备就必须能够产生和采集相应速率的数字输入信号。

此外，由于传输通路中的空间电容、电感的影响，高速数字信号在传输过程中无可避免地会发生畸变(主要表现在0／1之间的跳变趋于平缓)。此时就需要信号发生端具备Pre-Emphasis功能，通过在发生信号时强化跳变沿来抵消空间电容、电感对传输信号施加的影响。

2)支持各种时钟类型

高速串行接口的时钟通常可以分为三类：时钟频率与数据速率保持1：1(sDR)或1：2(DDR)的Source Synchronous时钟、时钟频率远低于数据速率的Forwarded Clock(如HDMI接口中的TMDS时钟频率仅为TMDS数据速率的1／10)，以及将时钟信息通过编码算法嵌入到数据流中的EmbeddedClock。

高速串行接口的测试设备应当能够灵活对应各利，类型的时钟信号。

3)Jilter注入测试能力

高速串行接口必须对输入信号中的Jitter有一定的容忍度。为了测定该指标，就需要测试设备能够向发送给高速串行接口的数字信号中注入各种频率及强度的Jitter。

4)误码率测试能力

误码率测试是高速串行接口测试中的一项重要指标。它体现了高速串行接口的输出信号质量与准确度。

5)眼图绘制能力

眼图是用来评价高速串行接口输出信号质量的重要工具。通过分析眼图，可以方便地评价信号的宽度、幅度、Jitter等一系列参数。

6)Loopback测试回路

为便于测试，不少高速串行接口提供了Loopback测试功能。测试设备需具备Loopback测试回路，才能实现高速串行接口的Loopback测试。3基于T2000的高速串口测试方案

T2000是爱德万测试(ADVANTEST)基于开放式模块化的一种全新概念的测试平台。它采用了完全开放的构架从真正意义上实现了扩展性、灵活性以及经济性。

T2000测试系统由各种不同功能的软硬件模块(Module)组成，也就是所谓的模块化架构。这种构架的优点在于：

系统灵活，拥有持续升级的可能性。

方便硬件更换和升级，使测试系统升级配置时的投资达到最小化。

减少人力成本，升级后沿用同一平台／环境，测试人员可以很快熟悉新(配置)系统。

这种针对多样化的产品群体、具有可以灵活应用的模块化结构的测试系统可以利用相同的技术环境，实现产品开发方面的高性能化及批量生产方面的低成本化。通过不同级别模块的开发，扩大技术解决能力，同时有效地缩短开发时间。

针对高速串行接口的特点，ADVANTEST的T2000提供了6GSPM测试模块，可充分满足高速串行接口的测试需求：

1)充足的高速测试通道资源

T2000 6GSPM可以支持最高6.375Gbps的测试速率，充分满足HDMI(3.4Gbps)、USB 3.0(5 0Gbps)、SATA 3.0(6Gbps)等各种高速串行接口的测试需求。

每块6GSPM包含16组测试通道，每组测试通道又包含一对差分高速信号发生回路和一对差分高速信号采集回路。

其中的高速差分信号发生回路支持Pre-Emphasis功能，可通过强化跳变沿来抵消空间电容与电感对信号质量的影响。图4为T20006GSPM使用Pre-Emphasis功能前后的波形质量对比。

2)支持各种主流时钟类型

T2000 6GSPM内置PLL倍频回路及CDR(Clock Data Recover)回路，可以支持Sourcesvnchronous Clock(包括SDR和DDR)、ForwardedClock、Embedded Clock等各种主流时钟类型。

3)具备时钟源同步功能

高速数字电路的内部时钟或多或少地会存在Jitter。这类Jitter会导致高速串行接口输出的时钟信号和数据信号发生同步的漂移。T2000 6GSPM支持时钟源同步功能，可以通过判别高速串行接口输出的时钟沿的位置来调整各数据通道的采样时刻，从而消除高速串行接口输出的时钟与数据之间的同源Jitter。

4)具备Jitter注入测试功能

T2000 6GSPM内置Jitter发生回路，可根据程序设置向高速串行接口的输入信号中注入30KHz～25MHz的Jitter(幅度为20ps～700ps可设定)，测定高速串行接口对Jitter的容忍度。

5)具备眼图绘制功能

T2000 6GSPM可通过连续扫描采样时刻和门限电压绘制出眼图，方便对高速串行接口的输出信号质量进行分析。

6)支持Loopback测试

T2000 6GSPM支持Loopbaek测试。它可将从高速串行接口TX端接收到的数据发往高速串行接口的RX端，并可在Loopback测试的同时分析高速串行接口的误码率及Jitter容忍度。

7)丰富的图形界面工具

T2000内置了丰富的图形界面工具，可方便用户对测试程序及待测器件进行调试。通过系统内置的图形界面工具，用户可以方便地调整测试参数、绘制Shmoo图、眼图、澡盆图，对高速串行接口的性能进行评价。

4　总结

当今，高速串行接口正得到越来越广泛的应用。高速芯片不同于普通低速SoC的特点带来了芯片测试的挑战。高速芯片需要更先进的测试方法来进行评价与量产测试，包括：

1)高速差分信号发生与采集回路

2)Pre-Emphasis功能

3)CDR(Clock DataRecover)功能

4)时钟源同步功能

5)Jitter注入功能

6)与多种高速串行接口兼容

Advantest T2000拥有丰富强大的测试功能，其中的6GSPM测试模块为高速串行接口芯片提供了全面的测试解决方案。

参考文献

[1]《High Speed Serial Interfaces Testing Solution》――ADVANTEST

[2]《HDMI Specification Ver.l.4a》――www.省略

[3]《T2000 6Gbps Serial Port Module ProductDescription》――ADVANTEST

[4]www.省略

作者简介

刘恕，资深工程师，2003年至今在Advantest负责制定集成电路测试方案、开发集成电路测试程序，对各类数字集成电路的测试具有丰富的经验。