——串行数据测试发包方法的讨论

                                                                                    张昌骏  美国力科公司深圳代表处

在串行数据测试中，经常会使用专门的测试夹具把待测试信号引入示波器中测量和分析，这时，待测试的串行信号链路并不在正常工作状态（即正常的业务数据流模式），而是工作在测试模式，待测试芯片的该串行链路的发送端必须强制发送出测试数据包，然后通过测试夹具和同轴电缆连接到示波器，本文将简要讨论串行数据测试时如何发送出数据包。

百兆/千兆以太网

在很多3C产品中都有RJ45接头的以太网口，最常见的速度为百兆和千兆，对应的标准为100BASE-TX和1000BASE-T，使用非屏蔽双绞线来连接网口。通常，网卡芯片厂商提供了发包程序或者修改寄存器方法，让网卡芯片发出特定的测试数据包。比如Intel的LanConfig软件适用于所有Intel的网卡芯片，Marvell、Realtek、Broadcom等等都有各自的发包程序和方法，测试工程师可以找网卡芯片公司或测试仪器厂商的技术支持索要发包程序。不过对于百兆以太网口，可以用诱导发包方法让网卡芯片发出百兆测试数据包。下图1为使用该方法测试百兆以太网的示意图。后来我们设计了新的百兆以太网夹具（产品代码为：TF-ENET-CN），包括了图1的电路，夹具上两个RJ45连接器，一个接待测试网卡，另外一个连接设置为百兆全双工的网卡，示波器用同轴电缆连接到夹具即可观察到待测试网口发送出的数据包。

图1：百兆以太网测试的诱导发包方法

USB2.0

USB分为HOST和DEVICE两类：对于DEVICE，需要一台电脑，运行HSElectricalTestTool发包程序（可从www.usb.org下载，如图2所示），按照示波器厂商的USB测试软件包的指示操作该发包程序即可让待测试DEVICE发送出适当的测试数据包。对于HOST，如果是可以运行WINXP或WIN2K的USB端口，同样可以运行HSElectricalTestTool发包程序，按照示波器厂商的USB测试方法操作该软件，即可发送出测试数据包；如果该HOST是嵌入式系统的USB端口，则需要USB芯片厂商提供发包方法。对于全速和低速的USB HOST测试，无需发包软件即可测试。

PCI Express

PCIe的发包方法比较简单，PCIe的TX正负信号通过隔直电容后接到2个50欧电阻，PCIe芯片上电后可以发送出测试数据包，该数据包由K28.5/D21.5/K28.5/D10.2组成。对于计算机主板上的PCIE  16X/8X/4X/1X的连接器，使用PCI官方组织PCISIG提供的测试夹具CLB进行测试，CLB插到主板上后，用同轴电缆连接CLB与示波器的通道（通道的输入设置为DC50欧），主板上电后即可发送出测试数据包，示波器就可以测试PCIE了（如图3所示为PCIe Gen2的主板测试示意图）。对于PCIE的插卡，需要使用PCISIG的测试夹具CBB，CBB上提供了PCIe插卡的电源和时钟，把待测试PCIE插卡插到夹具CBB，然后用同轴电缆连接CBB与示波器，对CBB上电后插卡就发出测试数据包到示波器。

SATA

SATA芯片的发包分为几种情况：
对于PC客户，如果使用Intel芯片组的主板，可以运行RU软件修改寄存器，让ICH?（I/O Controller Hub）芯片发送出测试数据包。比如对于ICH6/7的SATA测试，DOS启动后运行RU软件，在RU软件中选择DEV 1Fh FUNC2的设备，然后把对应的4个地址的数值修改为00/1C/04/FF，即可发送出测试数据包。

PCI DEV31 = DEV 1Fh   FUNC 2
92->00   A0->1C   A6->04   92->FF

此外，Intel提供了一个文档指导如何修改芯片寄存器、如何使用示波器和SATA测试夹具、如何运行Sigtest软件输出测试报告。文档名为：Intel ICH? Serial ATA Motherboard Signal Quality Testing (MSQT)，可向Intel技术支持索取。

图5：使用力科SASTracer配置主板的SATA端口发送出测试数据包

SAS

SAS芯片厂商LSI LOGIC提供了发包软件，通常系统从DOS启动后，运行该发包程序，可以选择各种测试码型、还可以调节信号幅度和去加重程度。SAS的测试夹具与测试方法与SATA类似。如果芯片厂商没有提供发包软件，也可使用力科SAS协议分析仪，通过夹具的RX端配置SAS芯片发送测试数据包。

HDMI

对于HDMI Source的测试，通常先连接显示器后设置到各种分辨率（比如1080i、720p等等），然后拔掉SOURCE端的HDMI电缆，在待测试HDMI接口上插入测试夹具（Efficere的HDMI夹具），测试夹具通过探头连接到示波器，即可观察到HDMI端口发送出的信号。

还有一种方法是先在主板上连上SATA硬盘，用U盘从DOS启动，然后拔掉主板上的SATA电缆，插上夹具，连接示波器，即可检测到SATA数据包。

对于嵌入式系统的SATA接口测试，工程师通常都是跑业务码流的时候用差分探头点测，很少使用SATA测试夹具测试。原因是使用夹具后SATA的HOST和DEVICE就断开了，待测试SATA芯片通常就停止发包了。对于这种发包困难的SATA芯片测试，可以使用力科SATA协议分析仪，如图5所示为使用力科SASTracer来配置主板发出测试数据包的示意图。