力科以太网物理层测试方案Ethernet-solution-QualiPHY

力科以太网物理层测试方案第2页日程日程ƒ10/100/1000兆以太网电信号介绍ƒ全新的以太网测试夹具:TF-ENET-Bƒ以太网测试软件：QPHY-ENET&QualiPHYƒ千兆光信号测试介绍第3页10Base-T以太网编码方法PLS(PhysicalLayerSignaling)使用Manchester编码方法，即“0”=由“+”跳变到“-”，“1”=由“-”跳变到“+”,因为不论是”0”或是”1”,都有跳变,所以总体来说,信号是DC平衡的,并且接收端很容易就能从信号的跳变周期中恢复时钟.第4页100Base-T以太网编码方法100Base-T以太网编码方法ƒ100Base-TX(物理层）因为通常100Base-TX的PMD是使用CAT5线传输，按TIA/EIA-586-A定义只能达到100MHz，而当PCS层将4Bit编译成5Bit时，使100Mb/s数据流变成125Mb/s数据流，所以100BaseX同时采用了MLT-3（三电平编码）的信道编码方法，使MDI的5bit输出的速率降低了（MLT-3定义只有数据是“1”时，数据信号状态才跳变，“0”则保持状态不变，以减低信号跳变的频率，从而减低信号的频率）第5页百兆以太网信号百兆以太网信号实时波形余辉显示第6页100Base-T以太网编码方法100Base-T以太网编码方法ƒ100Base-Tx的MAC层在数据帧与帧之间，会插入IDEL帧（IDEL=11111），告诉网上所连接的终端，链路在闲置但正常的工作状态中（按CSMA/CD，DTE数据终端机会检测链路是否空闲，才会发送数据）。ƒ事实上链路绝大部分时间，以IDEL“11111”为主，5BitIDLE“11111”若每个“1”都跳变的话，MDI信号的频率将会是125MHz，但是经过MLT-3编码后，原来的125MHz变成31.25MHz的信号，使频率变成原来的1/4。ƒFCC要求以太网不能产生过大的EMI，因为链路绝大部分时间是传输IDEL，MLT-3编码会使频率集中在31.25MHz范围，因此，在MLT-3编码前，PCS层会对数据流进行伪随机的Scrambling扰码，使“11111”分散，同时将能量与频谱扩散。第7页100Base-T以太网编码方法100Base-T以太网编码方法ƒ100Base-T编码方法(传输层）ƒ100Base-X（包括100BaseTx与100Base-FX）采用4B/5B编码/解码，PCS（physicalcodingsublayer）将接收MII接口输入的100Mb/s码流，每4Bit编译成5Bit码，将原来的100Mb/s编译成125Mbp/s，向MDI接口输出，解码过程相同），因2e-4只有16个组合，而2e-5有32种组合，冗余的组合其中3个将会用作为controlcode控制码--一个用作“IDEL”=“11111”，2个用作SOF（startofframe：J=11100，K=10001，J与K成对使用），2个用作EOF（endofframe：T=01101，R=00111，T与R成对使用）第8页1000Base-T以太网编码方法1000Base-T以太网编码方法ƒ1000Base-T在物理使用5电平4D-PAM编码,每个电平表示5符号-2,-1,0,1,2中的一个符合,每个符号代表2比特信息(其中4电平中每个电平代表2比特位,分别表示00，01，10，11，还有一个电平表示前向纠错码FEC),这比二电平编码提高了带宽利用率,并能把波特率和所需信号带宽减为原来的一半.但多电平编码需要用多位A/D,D/A转换,采用更高的传输信噪比和更好的接收均衡性能.ƒ五个符号与电平的映射关系为:-2--1,-1--0.5,0-0,1-0.5,2-10-1+1-10+2-208nsec8nsec8nsec-0.5V-1V+0.5V+1V第9页1000Base-T以太网编码方法1000Base-T以太网编码方法ƒ1000Base-T采用了UTP里所有的4对线，并且同时收发，在全双工的模式下，加上使用4D-PMA5编码方法实现1000MB/s的数据传输率ƒ每对线的数据率为100Mb/s，经8b/10b编码后变为125Mb/s。每个Baud波特码元代表两个比特的信息，4对线的总带宽为•125Mb/sX2X4=1000Mb/s第10页10Base-T测试项目10Base-T测试项目ƒDOVMaskandVoltageTest（差分输出电压的模板以及电压的测试）•DOVMaskMAUExtforexternalMAUtesting(MAC模块与PHY模块分离情况下的差分输出电压模板测试）•DOVMaskMAUExtInvforexternalMAUtestingofthenegative-goingpulses(MAC模块与PHY模块分离情况下的差分输出电压负脉冲模板测试）•DOVMaskMAUforinternalMAUtesting(MAC模块与PHY模块集成情况下的差分输出电压负脉冲模板测试）•DOVMaskMAUInvforinternalMAUtestingofthenegative-goingpulses(MAC模块与PHY模块集成情况下的差分输出电压负脉冲模板测试）第11页10Base-T测试项目10Base-T测试项目ƒLinkTestPulseMask(连接脉冲测试)•LinkTestPulseheadMask（连接脉冲帧头模板测试）•LinkTestPulsetailMask（连接脉冲帧尾模板测试）ƒTP_IDLMaskTest（空闲信号模板测试）•TP_IDLHeadMask(空闲信号帧头模板测试）•TP_IDLTailMask(空闲信号帧尾模板测试）ƒOutputTimingJitter(输出抖动测试)•OutputTimingJitter8BT（触发点后8bit的抖动测试）•OutputTimingJitter8BT（触发点后8.5bit的抖动测试）第12页10BASE-T测试时DUT的配置10BASE-T测试时DUT的配置ƒDUT发出随机信号,用于MAU和IDLE的测试ƒDUT发出连接信号,用于LINK的测试(网卡芯片上电后缺省发出此信号)ƒDUT发出全0(或全1)信号,用于Harmonic测试第13页10Base-T差分输出电压的模板测试10Base-T差分输出电压的模板测试第14页10Base-T差分输出电压的峰峰值10Base-T差分输出电压的峰峰值第15页10Base-T差分输出电压的谐波测试10Base-T差分输出电压的谐波测试第16页10Base-T触发点后8bit的抖动测试10Base-T触发点后8bit的抖动测试第17页10Base-T触发点后8.5bit的抖动测试10Base-T触发点后8.5bit的抖动测试第18页10Base-T连接脉冲测试10Base-T连接脉冲测试第19页10Base-T连接脉冲测试10Base-T连接脉冲测试第20页10Base-T空闲信号模板测试10Base-T空闲信号模板测试第21页10Base-T空闲信号模板测试10Base-T空闲信号模板测试第22页100Base-TX测试项目100Base-TX测试项目ƒMaskTest(眼图/模板测试）ƒJitter（抖动测试）ƒDutycycledistortion（占空比失真）ƒAmplitude,Symmetry,andOvershoot（信号幅度，对称性，以及过冲测试）ƒRiseandFallTime（信号上升，下降时间测试）第23页100Base-TX测试时DUT的配置100Base-TX测试时DUT的配置ƒ修改相关寄存器或使用厂商提供的发包程序•IntelGigConf.exe•RealTek8169•Other…ƒ使用诱导发包方法来引导DUT发出扰码后的IDLE（最普及的方法）重要！！！第24页100BASE-TX眼图测试100BASE-TX眼图测试第25页幅度测试结果幅度测试结果差分输出电压（+1电平）差分输出电压（-1电平）幅度对称性+1电平过冲-1电平过冲第26页100BASE-TX抖动测试结果100BASE-TX抖动测试结果抖动需小于1.4ns第27页100BASE-TX占空比失真测试100BASE-TX占空比失真测试第28页100BASE-TX上升下降时间测试100BASE-TX上升下降时间测试Rise/Fall时间是否在3-5ns之间，且最大与最小值的偏差小于500ps第29页1000BASE-T的测试项目1000BASE-T的测试项目ƒ测试模式1：模板测试、峰值电压测试、衰落测试ƒ测试模式2：主模式抖动ƒ测试模式3：从模式抖动ƒ测试模式4：波形失真测试、共模输出电压第30页1000BASE-T测试模式11000BASE-T测试模式1ƒ模式1信号是由+2，然后接着127个0，-2，然后接着127个0，+1，然后接着127个0，-1，然后接着127个0，接着是128个+2，128个-2，128个+2，128个-2，最后是1024个0.ƒ验证的目的是：•接口有否驱动足够的能量将信号传送100米距离。•上升时间是否足够快得以实现快速的数据交换•接口有否发射过多的EMI，超过FCCClassA的要求•信号是否对称，即A与B，C与D是否对称第31页1000BASE-T测试1000BASE-T测试ƒ对模式1信号上的A，B，C，D共4点的峰值电压与它们之间的对称性，验证是否在规范所容许的范围内。ƒ峰值电压验证：接口是否有驱动足够的能量将信号传送100M的距离。按规范要求：A与B点的峰值电压需要在0.67-0.82V（150mV容限范围），C与D点的峰值电压需要在0.335-0.41V(75mV容限范围）。ƒ信号的对称性。按规范要求：A与B点的峰值电压的差异不能超过1%，C与D点的峰值电压不能超过A与B点平均值的一半的2%。ƒ对测试模式1信号的F点500nS后的G点以及H点500nS后的J点，测量他们的电压验证插入磁损耗是否过大。规范要求，G点的幅度需要大于73.1%F点的幅度，同样J点的幅度需要大于73.1%H点的幅度。第32页1000BASE-T模式1的测试结果1000BASE-T模式1的测试结果第33页1000BASE-T测试模式2、3时输出的波形1000BASE-T测试模式2、3时输出的波形第34页1000BASE-T测试模式4时输出的波形1000BASE-T测试模式4时输出的波形第35页1000BASE-T模式4的测试结果1000BASE-T模式4的测试结果第36页新的以太网测试夹具:TF-ENET-B新的以太网测试夹具:TF-ENET-B10BTw&w/oModelSection(A)1000Base-TJitterSection(B)CommonModeVoltageOutputSection(C)1000BTTemplateDisturbingsignalTestsSection(D)ReturnLossmeasurementSection(E)JitterMaster/SlaveTestSection(F)(forDifferentialProbe)DifferentialReturnLosssection(G)第37页1000/100/10兆电口测试的推荐配置1000/100/10兆电口测试的推荐配置Lowcostsolutionfor10/100Base-T使用高带宽的同轴电缆能保证信号的测试质量，无需购买探头即可测试以太网信号，减小客户的开销第38页WhatQPHY-ENETsupport?WhatQPHY-ENETsupport?第39页新的QPHY-ENET新的QPHY-ENETƒ支持没有TX_CLK的千兆以太网模式2、3的测试•99%ofEthernetboardscannotaccessTX-TCLK.IthadbeenanissueforIEEE-802.3testing.•Newtestprocedurehasest