设计合理的高速总线测试方法(一)
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更新于2007-06-29 13:03:40

        就在几年前,许多设计工程师还在苦苦挣扎于步履沉重的总线和I/O速度,而每12~18个月各种处理器的运行速度就增加一倍。而后,几乎是一夜之间,总线和I/O技术开始发生变化。速度加倍,而后又增加一倍。紧接着,如源同步时钟等新型解决方案和低压差分信号(LVDS)的小数据有效窗带来的挑战,使测量、验证和确认比以往更为重要。而带来此性能提高的完全相同的力量,也使插入测试设备变得更具有侵略性。

        但现在已有新的工具和方法,可尽量减少对设计的影响。然而,现在必须在设计的最初阶段就仔细地对测试进行规则。如今不再有可能建造一个原型,而后简单地在线上进行焊接以连接示波器或逻辑分析仪,测试方法必须是整个设计规划中的一部分。

        不幸地是,数字设计工程师已采用多年的技术和工具不再可行。现今的设计工程师如果不广泛建模和采用Spice仿真,甚至根本无法想像进行每秒千兆位总线的设计。当然,其中也不乏有人继续用与4MHz处理器的黄金时期同样的工具和方法,试图对高速电路进行故障定位和调试。

        为实现速度上的突破,HyperTransport、InfiniBand和RapidIO等技术,采用了如LVDS等“新”电气规范,并以高效点对点总线结构替代了传统的多点接入(multidrop)总线。突然间,数字设计工程师从舒适的0和1的世界,转而挺进到高频模拟世界。那些在场与波里上了第一课,而后在黑夜中惊呼,现在正在被拉回传输线理论、反射以及甚至是S参数的真实课堂。

        由于当今总线的高频效应和新型拓扑结构,设计工程师需要更有效地使用测试设备,以确定信号完整性和数据完整性。同时,仿真和评估工具不断成熟与改进,新型总线技术局限了那些工具的使用。

        例如,模型是从学习和观察开始构建的。当市场上出现新型总线时,提供给大多数工程师的信息十分有限。大部分情部下,领先的技术采用者把它们当作其知识产权,在技术成为主流技术之前,不愿与人分享信息。所以,在采用这些技术的初期,测试工具和采用工具进行调试和确认的能力十分关键。

        利用老式4MHz微处理器或USB1.1设备,100MHz示波器或任何示波探测手持装置就足够用了。它们可以应付1.5Mbps/或甚至12Mbps的设备。而对480Mbps USB速率来说,如示波探测这样简单的事情都会动态影响到系统。

        测试设备测量选择对如通过1GHz时钟“两级泵激”(double-pumping)数据的HyperTransport链路这样的先进系统有多大影响呢?由于创建与保持时间减少,数据捕获尤其受到影响。事实上,新技术的出现已带来了新的术语。创建与保持时间现在已经是过时的术语了。现在,高速数据传输被称为“数据有效窗”,它是创建、保持和压摆的结合。

        想当初,1992年的Intel Pentium前端总线(FSB)具有5ns的创建时间和5V的压摆。现在,InfiniBand和RapidIO的数据有效窗为250ps,差分压摆为200mV。

        相较于1992年Intel FSB,现在InfiniBand规格数据有效窗减小20倍,压摆减少25倍,delta值为500。换而言之,当今的总线仅消耗了1992年Pentium FSB 0.2%的能量。

作者:GreggBuzard




 
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