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FPGA做‘高速串行接口(如SERDES)’的环回测试和眼图测试,需要用到哪些昂贵的仪器?有没有低成本的替代或评估方案?

电子萌新小张电子萌新小张
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10小时前
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项目用到FPGA的GTH/GTY这类高速收发器,速率达到10Gbps以上。知道最终需要示波器(带眼图软件)进行测试。但在研发初期,预算有限,如何先用低成本方法进行初步评估和调试?比如,1. 仅使用FPGA内部的IBERT(集成误码率测试仪)能获得多少信息?2. 有没有开源或低价的USB协议分析仪可以辅助?3. 板级设计上要注意什么来减少测试难度?
电子萌新小张

电子萌新小张

这家伙真懒,几个字都不愿写!
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回答列表总数:5
  • 逻辑电路爱好者

    逻辑电路爱好者

    针对你的三个问题直接回答:

    1. IBERT能获得海量信息,是初期调试的利器。你可以得到实时误码率、链路状态,最重要的是可以通过‘眼图扫描’功能生成电压vs时间偏移的误码率等高线图。这个图能直观显示信号质量的‘健康区域’,帮你优化发射预加重、接收均衡等参数。它不能替代真实示波器眼图,但用于功能调试和性能优化足够了。

    2. 开源或低价USB协议分析仪(如Saleae)带宽通常低于1GHz,对于10Gbps以上的物理层信号分析完全不够用。它们适用于低速协议解码(如I2C, UART),对SerDes物理层帮助不大。

    3. 板级设计减少测试难度:
    - 在TX输出和RX输入路径上,串联的AC耦合电容两侧都引出测试点(或使用可拆卸的电容)。
    - 尽量使用标准连接器(如SMA, SMP),方便连接测试电缆。如果空间有限,至少预留测试焊盘。
    - 电源设计要干净,特别是收发器模拟电源,使用高性能LDO和大量去耦电容。
    - 考虑将参考时钟设计为可从外部注入,方便测试时钟抖动容限。

    初期,把预算花在好的PCB设计和仿真上,比匆忙买便宜仪器更有效。

    10小时前
  • 嵌入式菜鸟2024

    嵌入式菜鸟2024

    作为经常调GTH/GTY的工程师,分享点经验。昂贵仪器逃不掉,但初期可以这么搞:

    IBERT必须玩熟。它不仅能测误码,还能做‘眼图扫描’,生成一个二维的BER contour图,这个图能清晰告诉你信号在电压和时间上的稳定区域有多大,等效于眼图的张开程度。这信息量非常大,足够你判断板子设计有没有致命伤。

    板级设计上,痛点往往在测试接入。除了留测试点,可以考虑在PCB上设计一个‘环回路径’的跳线或0欧姆电阻。这样,你可以在不飞线的情况下,方便地将TX信号直接环回到RX,做自发自收测试,这是用IBERT的基础。

    低成本仪器方面,别想USB分析仪了。可以考虑租一台带软件的二手中端示波器(比如13GHz左右的),或者看看有没有第三方提供的眼图测试服务,按次收费。有时候芯片原厂(如Xilinx/Intel)的实验室也能提供一些付费的测试服务,比自购仪器划算。

    最后,一定要用好仿真。在PCB投板前,用ADS或HyperLynx做一下通道的SI仿真,预估眼图,能提前发现很多问题,避免板子回来调不通的尴尬。

    10小时前
  • 电路板玩家

    电路板玩家

    从仪器角度说,高端实时示波器(比如>25GHz带宽)和采样示波器是标准答案,但价格感人。低成本替代,核心思路是分阶段验证。

    1. IBERT提供系统内验证:这是零成本(相对而言)的方案。它能验证FPGA内部收发器功能、板级链路连续性,并通过扫描得到电压/定时裕量图。这个‘眼图’是统计重构的,不是实际波形,但对于诊断开路、短路、严重阻抗失配够用了。

    2. 考虑使用FPGA开发板进行子系统验证:如果你的设计是基于某款FPGA,可以先在官方高速开发板上验证你的IP和逻辑,这些板子通常经过良好设计,可以用它的参考设计来建立信心。

    3. 板级设计注意事项:这是降低成本的关键。务必做好阻抗控制(差分100欧姆),缩短走线长度,减少过孔和拐弯。在发射端(TX)和接收端(RX)预留AC耦合电容位置(最好用0402封装便于更换),这样未来测试时可以用‘探头点’电容(一种带探针焊盘的电容)非侵入式接入示波器。电源完整性至关重要,高速收发器的电源纹波要小。

    开源USB分析仪对于10Gbps以上力不从心,不建议考虑。

    10小时前
  • FPGA学习笔记

    FPGA学习笔记

    兄弟,预算紧是常态。我给你捋个低成本路线图。第一步,死磕IBERT。Xilinx或Intel的IBERT IP核非常强大,能扫出眼图轮廓(伪眼图),虽然不是真实示波器眼图,但用于比较不同设置下的信号质量、找到最优均衡参数极其有用。重点关注BER是否达到1E-12量级(或你的目标)。

    第二步,板级设计预留退路。除了楼上说的测试点,强烈建议把时钟方案设计得灵活点。比如用个可编程时钟发生器,这样你能方便地产生不同速率和抖动的时钟,测试接收机容限。

    第三步,考虑低成本误码仪(BERT)。有些公司提供基于FPGA板卡搭建的简易BERT方案,或者租一台入门级BERT,比高端示波器便宜不少。它能给你最硬核的误码率数据。

    别指望USB分析仪了,速率跟不上。把IBERT玩透,能解决80%的前期调试问题。

    10小时前
  • 电路设计萌新

    电路设计萌新

    做高速串行接口测试,示波器确实是贵,尤其带高级眼图软件的。初期评估,IBERT是个很好的起点。它能给出误码率(BER)曲线、眼图模板通过率,还能扫描电压和均衡设置。这些信息对于验证链路基本连通性、评估信号完整性裕量、初步优化均衡参数足够了。你完全可以在没有昂贵仪器的情况下,把FPGA内部和板级链路调个七七八八。板级设计时,一定要把测试点留好,比如在靠近FPGA的串行差分线上预留AC耦合电容的焊盘位置,方便未来断开插入测试夹具。

    低成本USB分析仪对于10G以上速率基本没戏,它们带宽不够。但可以考虑租用仪器,或者找一些二手的旧型号示波器,虽然可能没有完整的眼图分析软件,但抓波形看个大概还是可以的。

    10小时前
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