原创 SATA简介及信号测试方法-更新

在台式机、笔记本**务器的应用中，硬盘是必不可少的存储介质，传统的硬盘和计算机主板间的连接接口是并行的ATA接口。为了能够提供更高的传输速度和更方便的连接，目前串行ATA(Serial ATA，即SATA)已经取代并行ATA成为硬盘接口的主流。SATA用7pin的连接器取代了传统并行ATA的40pin电缆，因此连接更加方便，还可以支持热插拔。SATA用两对差分线提供双向数据收发，因此可以用比较小的信号摆幅提供更高的传输速率，而且差分线本身具有更好的抗干扰能力和更小的EMI，因此可以支持更长的电缆传输。

目前市面上的SATA标准主要有SATA1和SATA2和SATA 6G两种，SATA1的数据速率到1.5Gbps，SATA2的数据速率到3Gbps，SATA6G的数据速率到6Gbps。由于SATA的信号速率比较高，因此要对SATA信号进行可靠的探测，对于示波器器和探头的要求也非常高。SATA的信号电气规范主要是参照SATA-IO发布的SATA规范的。我们通常会根据信号的上升时间来估算需要的示波器和探头带宽，下图是SATA对于信号上升时间的要求：

我们看到SATA 6G的信号最快上升时间是33ps，按照SATA的规范，对于SATA 6G的信号测试需要至少12GHz带宽的示波器。除了带宽满足要求以外，由于SATA的最小信号摆幅只有240mV，SATAII的信号bit宽度只有167ps，因此要进行准确的信号测量，需要示波器的底噪声和固有抖动都比较小。Agilent的90000X系列示波器由于具有业内最小的底噪声和触发抖动，最平坦的带内频响特性和很小的Return Loss，因此非常适合于进行象SATA这样的高速信号的测量。

要进行SATA信号的测试，只有示波器是不够的，为了方便地进行SATA信号的分析，还需要有测试夹具和测试软件。测试夹具的目的是把SATA信号引出，提供一个标准的测试接口以方便测试，测试夹具可以从第三方公司购买。下图是一种夹具的图示。

另外，SATA-IO规定了很多SATA信号的参数，对于电气参数，参考的是SATA规范的7.2节。如果不借助相应的软件，要完全手动进行这些参数的测量是一件非常烦琐和耗时耗力的工作，为了便于用户完成SATA信号的测量，Agilent在Infiniium系列示波器上提供了SATA的一致性测试软件N5411B。

下图是N5411B SATA一致性测试软件提供的测试项目。

这个软件的使用也非常简便，用户只需要顺序选择好测试速率、测试项目并根据提示进行连接，然后运行测试软件即可。下图是软件中提供的一个连接示意图：

软件运行后，示波器会自动设置时基、垂直增益、触发等参数并进行测量，测量结果会汇总成一个html格式的测试报告，报告中列出了测试的项目、是否通过、spec的要求、实测值、margin等。如下图所示：