原创 DigRF的物理层测试方法

    DigRF组织在V1和V3时代时由于没有并入MIPI组织，所以其物理层采用的是自定义的物理层。而在V4时DigRF  WorkGroup主要致力于协议层标准的制定，物理层采用的是MIPI组织的M-PHY的物理层标准，因此DigRF V1/V3/V4的各个版本之间是互相不兼容的。

    对于来DigRF V4说，其物理层M-PHY的测试参考MIPI协会发布的M-PHY的技术规范以及相应的一致性测试规范。由于M-PHY采用高达几Gbps的高速差分线进行信号传输，因此保证信号质量的好坏对于通信的可靠性至关重要。要进行信号质量测试，首先要选择合适的示波器，示波器带宽的选择取决于被测信号的上升时间。下面是M-PHY 对于信号速率和上升时间的定义，可以看到Gear1的数据速率高达约1.5Gbps, 而Gear2的数据速率高达约3Gbps，信号上升时间更是只有bit宽度的1/10，约几十ps。因此,根据MIPI协会的要求，对于Gear1信号的测试至少需要6GHz带宽的示波器，对于Gear2信号的测试至少需要12GHz带宽的示波器。下面是DigRF总线定义的数据速率。


    M-PHY属于典型的高速串行差分信号，速率比传统上手机内部的信号速率要高很多倍，测试的参数和传统的信号波形测试也不太一样，比如需要进行眼图、斜率、总体抖动、确定性抖动等很多项目的测试。以下是按照M-PHY的测试规范要求的一些测试项目：
--Test 1.1.1 – HS-TX Differential DC Output Voltage Amplitude (VDIF-DC-xA-xT-TX)
--Test 1.1.2 – HS-TX Transmitter Eye Opening(TEYE-TX)
--Test 1.1.3 – HS-TX Maximum Differential AC Output Voltage Amplitude (VDIF-AC-xA-xT-TX)
--Test 1.1.4 – HS-TX Common Mode Output Voltage Amplitude (VCM-xA-TX)
--Test 1.1.6 – HS-TX Lane-to-Lane Skew (TL2L-SKEW-HS-TX)
--Test 1.1.7 – HS-TX Slew Rate (SRDIF-TX)
--Test 1.1.10 – HS-TX Intra-Lane Output Skew (TINTRA-SKEW-TX)
--Test 1.1.11 – HS-TX Transmitter Pulse Width (TPULSE-TX)
--Test 1.1.12 – HS-TX Total Jitter (TJTX)
--Test 1.1.13 – HS-TX Deterministic Jitter (DJTX)
--Test 1.1.14 – HS-TX Short-Term Total Jitter (STTJTX)
--Test 1.1.15 – HS-TX Short-Term Deterministic Jitter (STDJTX)
--Test 1.1.17 – HS-TX Transmitter Frequency Offset (fOFFSET-TX)

    由于很多工程师对这些新的测试项目和具体的测试方法不是特别熟悉，为了方便DigRF的设计和测试工程师能够快速验证信号质量，Agilent在业内最先推出了专门针对M-PHY的一致性测试软件U7249A。这个软件的主要特点是：
--支持DigRF v4, UniPro 和 LLI 等使用M-PHY最为物理层的信号质量测试
--严格遵循 MIPI 协会 M-PHY 规范 v1.00 和相应CTS
--支持M-PHY Gear 1， 2，3，支持最高数据速率达5.8 Gbps.
--自动进行示波器测试设置和控制以提高测量精度和重复性
--自动测量结果分析和 报告生成

    U7249A提供图形化的测试界面，用户只需要选择测试项目并按照图形化的提示进行探头连接，就可以自动运行并生成HTML格式的测试报告。测试报告中除了有相关项目的测试结果外，还有规范中相应项目的具体要求、测试裕量及详细的测试图片。

    在用示波器进行信号质量分析的同时，Agilent还提供了基于示波器的M-PHY协议解码方案N8807A，即可以在示波器里直接对捕获到的数据进行协议解包。由于示波器可以把协议解码的结果和波形放在一起显示，所以这对于分析总线问题是由于信号质量还是协议错误造成的非常有帮助。

    除了用示波器对M-PHY的Transmitter的信号质量进行分析，Agilent还提供了M-PHY的Receiver的接收测试方案，用于进行接收抖动容限和接收灵敏度的测试。如果是1条Lane的总线，可以使用高性能的串行误码仪N4903B，如果是多条Lane的测试，可以使用高性能的并行误码仪81250。相应的，Agilent 还提供了N5990A-165 MIPI M-PHY/ DigRF v4 接收端自动测试软件以方便和加快接收容限的自动测试。