高速信號(hào)的山川大海，眼圖模板的五彩斑斕！

當(dāng)你利用示波器觀測(cè)波形時(shí)，阿拉斯加的鱈魚(yú)正躍出水面；當(dāng)你debug電路時(shí)，南太平洋的海鷗正掠過(guò)海岸；當(dāng)你測(cè)試眼圖模板時(shí)，地球的極圈夜空正五彩斑斕。

總有一些波形會(huì)有畸變，總有一些電路會(huì)有bug，總有一些眼圖會(huì)壓模板。高速信號(hào)的質(zhì)量，需要測(cè)試眼圖模板；那些電路中看不到的bug，都終將在眼圖模板中得到體現(xiàn)。

為什么要測(cè)眼圖模板？

如何評(píng)定高速串行系統(tǒng)的性能？在高速串行系統(tǒng)中，主要通過(guò)眼圖測(cè)試。眼圖是把連續(xù)的比特流按照某一特定的時(shí)鐘，分割為單獨(dú)的比特，而后疊加而形成的圖形，類似一個(gè)張開(kāi)的眼睛，故得名眼圖(Eye-diagram)。眼圖是高速串行信號(hào)的宏觀信號(hào)質(zhì)量的整體體現(xiàn)，在眼圖中可以直接反映出串行信號(hào)的幅度、抖動(dòng)特性等。

評(píng)估一個(gè)眼圖的好和壞，通常利用一些常見(jiàn)的指標(biāo)來(lái)衡量，比如眼高，眼寬，抖動(dòng)，占空比等。為了簡(jiǎn)單而又直觀地判斷眼圖的指標(biāo)是否符合規(guī)范的要求，將規(guī)范指標(biāo)的要求編寫成一個(gè)眼圖模板，然后利用示波器來(lái)調(diào)用這個(gè)模板，這樣就可以直觀看到眼圖是否有碰到模板。如果眼圖沒(méi)有碰到模板區(qū)域，表示眼圖符合規(guī)范要求，結(jié)果是Pass；同樣如果有碰到模板區(qū)域，結(jié)果是Fail，需要工程師對(duì)電路進(jìn)行整改，改進(jìn)信號(hào)質(zhì)量到Pass。

眼圖模板測(cè)試是一種評(píng)估高速串行信號(hào)質(zhì)量的手段。示波器的抖動(dòng)眼圖分析軟件都內(nèi)置了業(yè)界主流高速串行信號(hào)的眼圖模板，例如PCIE、USB、SATA、SAS、DisplayPort、HDMI、Ethernet、Fibre Channel等。但是有些情況可能無(wú)法直接套用示波器內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)模板，例如被測(cè)信號(hào)是新出標(biāo)準(zhǔn)定義的，或者實(shí)際測(cè)試點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)試點(diǎn)不一致等情況，這就需要示波器調(diào)用自定義的眼圖模板完成測(cè)試。

眼圖模板定義解讀

眼圖模板有絕對(duì)模板和相對(duì)模板，電信號(hào)的眼圖測(cè)試一般使用絕對(duì)模板，光信號(hào)的眼圖測(cè)試一般使用相對(duì)模板。今天將介紹電信號(hào)的眼圖模板測(cè)試，即自定義絕對(duì)模板的編寫和調(diào)用。

1.    眼圖模板的Segment解讀

眼圖模板一般由上、中、下三部分組成，我們把最上邊的稱為Segment1，簡(jiǎn)稱SEG1，一般為長(zhǎng)方形；中間部分的稱為Segment2，簡(jiǎn)稱SEG2，一般為菱形或六邊形;最下邊的稱為Segment3，簡(jiǎn)稱SEG3，一般是長(zhǎng)方形。

2.   眼圖模板的坐標(biāo)解讀

SEG1,SEG2,SEG3分別代表模板從上到下的三塊陰影區(qū)域，即使有時(shí)候不需要SEG1和SEG3，也要定義SEG1和SEG3，否則會(huì)影響模板縮放，SEG1和SEG3的v1=v2，v3=v4，t1=t4，t2=t3，t1=-t2。如果SEG2是菱形的話，v1=v3，v2=-v4，t2=t4，t1=-t3。

各拐角在模板中按逆時(shí)針順序分布，各SEG的t1,v1為左下角的坐標(biāo)，t為水平坐標(biāo)，v為垂直坐標(biāo)。

如何編寫自定義眼圖模板

眼圖模板根據(jù)芯片電氣特性規(guī)格定義的，下面是某個(gè)高速串行信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的眼圖模板定義規(guī)范指標(biāo)，通過(guò)模板規(guī)范指標(biāo)，可以推導(dǎo)出了眼圖模板的t和y的參數(shù)，用記事本編輯，然后存為.msk模板文件，最后利用DPOJET導(dǎo)入使用。

1.    打開(kāi)txt文本文件

假如被測(cè)信號(hào)的速率是3.125Gbps，一個(gè)UI就是3.125Gbps的倒數(shù)，即1UI=320ps，碼型是NRZ。BITR為信號(hào)速率3.125e9；WID為BITR倒數(shù)320e-12；打開(kāi)一個(gè)空白txt文本文件，然后再空白輸入如下：

:MASK:USER:WID 320e-12;

:MASK:USER:BITR 3.125e9;

:MASK:USER:SERIALTRIG NRZ;

2.   編寫Segment1的坐標(biāo)

根據(jù)上面的眼圖模板規(guī)范指標(biāo)，注意：規(guī)范模板左邊是0UI,最右邊是1UI，中間是0.5UI；但編寫模板時(shí)是左邊是-0.5UI，最右邊是0.5UI，中間是0。所以SEG1的t1,v1,t2,v2,t3,v3,t4,v4計(jì)算如下：

t1=-0.5UI=-0.5*320e-12=-160e-12;

v1=600mV=600e-3;

t2=0.5UI=0.5*320e-12=160e-12;

v2=600mV=600e-3;

t3=0.5UI=0.5*320e-12=160e-12;

v3=(600+200)mV=800e-3;

t4=-0.5UI=-0.5*320e-12=-160e-12;

v4=(600+200)mV=800e-3;

得到Segment1模板如下：

:MASK:USER:SEG1:POINTS -160e-12,600e-3,160e-12,600e-3,160e-12,800e-3,-160e-12,800e-3;

3.   編寫Segment2的坐標(biāo)

根據(jù)上面的眼圖模板規(guī)范指標(biāo)，SEG2是六邊形，推導(dǎo)六個(gè)坐標(biāo)t1,v1,t2,v2,t3,v3,t4,v4,t5,v5,t6,v6計(jì)算如下：

t1=-(0.5-0.15)UI=-0.35*320e-12=-112e-12;

v1=0mV=0;

t2=-(0.5-0.4)UI=-0.1*320e-12=-32e-12;

v2=-400mV=-400e-3;

t3=(0.5-0.4)UI=0.1*320e-12=32e-12;

v3=-400mV=-400e-3;

t4=(0.5-0.15)UI=0.35*320e-12=112e-12;

v4=0mV=0;

t5=(0.5-0.4)UI=0.1*320e-12=32e-12;

v5=400mV=400e-3;

t6=-(0.5-0.4)UI=-0.1*320e-12=-32e-12;

v6=400mV=400e-3;

得到SEG2的模板如下：

:MASK:USER:SEG2:POINTS -112e-12,0,-32e-12,-400e-3,32e-12,-400e-3,112e-12,0,32e-12,400e-3,-32e-12,400e-3；

4.    編寫Segment3的坐標(biāo)

根據(jù)上面的眼圖模板定義規(guī)格，SEG3是長(zhǎng)方形，要推導(dǎo)出四個(gè)坐標(biāo)，SEG3的t1,v1,t2,v2,t3,v3,t4,v4計(jì)算如下：

t1=-0.5UI=-0.5*320e-12=-160e-12;

v1=-(600+200)mV=-800e-3;

t2=0.5UI=0.5*320e-12=160e-12;

v2=-(600+200)mV=-800e-3;

t3=0.5UI=0.5*320e-12=160e-12;

v3=-600mV=-600e-3;

t4=-0.5UI=-0.5*320e-12=-160e-12;

v4=-600mV=-600e-3；

得到Segment2模板如下：

:MASK:USER:SEG3:POINTS -160e-12,-800e-3,160e-12,-800e-3,160e-12,-600e-3,-160e-12,-600e-3;

5.   編寫模板名稱

編寫自定義眼圖模板名稱如下：

:MASK:AUTOSET:STANDARD SRIO_3.125G_Tx_Mask;

6.   模板文件內(nèi)容

最終模板文件內(nèi)容見(jiàn)下圖。

7.   把txt文件后綴名改為msk

保存文件，然后把文件的后綴名改為msk，見(jiàn)下圖。

如何加載自定義眼圖模板

1.     加載自定義眼圖模板步驟

Step1: 點(diǎn)擊analyze→Jitter and Eye Analysis→One Touch jitter進(jìn)行抖動(dòng)眼圖測(cè)試，示波器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行抖動(dòng)眼圖分析，見(jiàn)下圖。

Step2: 點(diǎn)擊Plot→Clear All，見(jiàn)下圖。

Step3: 點(diǎn)擊Select→Eye→Mask Hits見(jiàn)下圖。

Step4: 點(diǎn)擊Configure→Mask Hits→Bits Config→All Bits→Absolute→Browse，見(jiàn)下圖。

Step5: 打開(kāi)模板文件，見(jiàn)下圖。

Step6: 點(diǎn)擊Recalc進(jìn)行眼圖模板分析，見(jiàn)下圖。

Step7: 點(diǎn)擊Result→Mask Hits查看違規(guī)Segment，見(jiàn)下圖。

Step8: 點(diǎn)擊Report→Save As 生成報(bào)告，見(jiàn)下圖。

2.   眼圖模板Pass/Fail

模板通常限定了信號(hào)不合格區(qū)域，如果眼圖與模板相交違規(guī)，眼圖軟件會(huì)標(biāo)注不合格區(qū)域，該部分波形跡線將顯示為白色。見(jiàn)下圖。此外示波器將計(jì)算違規(guī)hits數(shù)量，并標(biāo)出是哪個(gè)Segment違規(guī)。