使用内置误码率测试电路的2.5Gbps SerDes可以轻松测量链路质量

任何涉及长距离以高数据速率发送信息的应用都需要进行测试以确保良好的链路质量。因此，这适用于MAX9259/MAX9260千兆多媒体串行链路（GMSL）串行器/解串器（SerDes），该芯片组通过单根长达2米的双绞线电缆以高达5.15Gbps的有效速率发送音频/视频数据。本应用笔记介绍如何使用内置误码率（BER）测试仪，以及如何利用MAX9259/MAX9260评估（EV）板分析眼图以测量链路质量。它还有助于正确的跳线设置、测量步骤和结果解释。

介绍

任何涉及长距离高数据速率发送信息的应用都需要进行测试以确保良好的链路质量，MAX9259/MAX9260千兆多媒体串行链路（GMSL）串行器/解串器（SerDes）也不例外。该芯片组通过长达 2m 的单根双绞线电缆以高达 5.15Gbps 的有效速率发送音频/视频数据。链路质量最直接的测试之一是误码率（BER）测试。在这里，发射器通过串行链路发送已知的数据模式，接收器检查传入数据是否存在任何位错误。第二个测试，眼图，给出了链路质量的图形表示。

这两种测试都需要通过串行链路生成和传输合适的模式。虽然有各种测试模式可用，但常见的选择之一是使用长伪随机位序列 （PRBS）。

MAX9259/MAX9260芯片组具有内部PRBS发生器和误码率检查器，简化了测试，只需一个并行时钟和一个UART端口即可对器件进行编程。MAX9259发送230- 1（32 位模式下）或 222- 1（24位模式下）串行链路上的PRBS数据模式。MAX9260检查接收数据并记录误码数。本应用笔记介绍如何设置MAX9259/MAX9260评估（EV）板，用于具有误码分析的内部PRBS测试。它还比较了使用 15m 电缆的默认和优化预加重/均衡器设置的测试结果。

请注意，芯片组和评估板的数据资料以及最新软件可通过Maxim网站获取。

所需设备

MAX9259和MAX9260评估板

用于时钟生成的安捷伦® 33250A 任意波形发生器或类似设备

无线连接线

带罗森伯格连接器的屏蔽双绞线电缆

（分析眼图可选）

安捷伦 DSO81004B 或类似的高带宽数字示波器

泰克® P6248 差分探头或类似探头

图1.MAX9259/MAX9260评估板，具有15m STP电缆工作台设置。

内置误码率测试

通常，从串行器获取 PRBS 输出需要输入所有要序列化的输入的数据。对于MAX9259，这需要在视频、音频和UART输入端输入数据。由于三个接口的比特率差异很大，这很容易变得非常复杂。MAX9259包括一个内部PRBS发生器，可通过单个UART命令进行控制。在MAX1上设置PRBSEN = 9259以打开PRBS发生器。串行数据速率将为 30x PCLK（24 位模式）或 40x PCLK（32 位模式），具体取决于总线宽度选择 （BWS）。

下表 1 显示了在不同 PCLK 频率、带 Rosenberger 连接器的 15m STP 电缆、1.1dB 或 10.5dB 预加重和 9.4dB 均衡电平下进行的 BER 测试结果。

 

输入 PCLK 频率 （MHz）	1.1dB预加重时的误差	10.5dB预加重时的误差
12.5	0	0
15	0	0
20	0	0
25	0	0
30	0	0
35	0	0
40	0	0
45	0	0
50	23	0
55	78	0
60	106	0
65	255	0

 

激活PRBS模式

要开始测试程序，请按照以下指南为评估板上电并启动软件。

按照MAX9259EVKIT/MAX9260EVKIT数据资料中的快速启动步骤，验证评估板、软件和驱动器是否正确安装和运行。

验证所有跳线是否设置在以下位置，如表 2 所示。

 

Jumper	Signal	Shunt Position	Description
JU1	CDS	2-3	CDS = low; ECU attached to MAX9259; connect USB to MAX9259 EV kit
SW1	MS	2-3 (toggle switch down)	MS = low; half-duplex base mode; required when writing to device registers or when using an external I²C peripheral
JU2	BWS	1-2	BWS = high for 32-bit bus mode
JU3	ES	2-3	ES = low
JU4	DRS	2-3	DRS = low for parallel input data rates of 12.5MHz to 78MHz (32-bit bus mode)
JU5	SSEN	2-3	SSEN = low
JU6	PWDN	1-2	PWDN = high
JU7	AUTOS	2-3	AUTOS = low
JU8	H1 odd pins	2-3	2-3 H1 odd-numbered pins connect to GND
JU9	BUS power	1-2	J1 pin 1, J4 pin 1, and J5 pin 1 connect to VIN
JU10	BUS power	1-2	J1 pin 1, J4 pin 1, and J5 pin 1 connect to USB 5V
JU21	AVDD	1-2	AVDD power from 1.8V LDO U2, powered by VIN
JU22	DVDD	1-2	DVDD power from 1.8V LDO U2, powered by VIN
JU23	IOVDD	1-2	1-2 IOVDD power from 1.8V LDO U2, powered by VIN

 

将STP电缆从MAX9259评估板连接器J1连接到MAX9260评估板连接器J1。

将并行数据源或任意波形发生器输出连接到标头 H1-62，PCLK_IN。将并行数据源频率设置在 12.5MHz 到 78MHz 之间并启用输出。

将USB电缆从PC连接到MAX9259评估板。

验证MAX9259评估板LED120是否亮起，表示微控制器已上电并启用。

验证MAX9260评估板LED120是否亮起，表示微控制器已上电并启用。

验证MAX9260评估板LED2是否亮起，表示链路建立成功。如果 LED2 熄灭或 LED1 亮起，请仔细检查PCLK_IN信号是否正在计时数据。

启动MAX9259/MAX9260评估板程序，在“开始|”中打开其图标程序菜单。评估板软件配置窗口如图2所示。

按连接按钮，配置窗口消失。

“全部读取”按钮读取整个MAX9259和MAX9260器件寄存器。“全部写入”按钮写入所有MAX9259和MAX9260器件寄存器，值如图3和图4所示。

在PRBS测试之前，从MAX9260标签页（图4）读取8位错误计数寄存器（0x0E以清除错误。

首先在MAX1中设置PRBSEN = 0 （04x5 D9259），然后设置MAX9260开始PRBS测试。

运行PRBS自检，达到所需的测试时间，然后设置PRBSEN = 0 （0x04 D5），首先在MAX9260卡舌中，然后在MAX9259卡舌中退出PRBS自检。

读取MAX8选项卡中的0位错误计数寄存器（0x9260E）。位错误总数将在“PRBS 错误计数器 PRBSERR ”的窗口中报告。错误计数器寄存器是 8 位寄存器，因此可以记录的最大错误数为 255。

眼图

误码率测试是衡量链路质量的简单方法。评估系统性能的另一种方法是分析眼图开口。这提供了链路质量的图形显示，以及对信道缺陷性质的洞察。图5和图6是使用高带宽数字示波器（无限持久模式）在15米STP电缆解串器侧捕获的串行链路的眼图。选择1.1dB（图5）和10.5dB（图6）的预加重设置，以提供眼图中的可见差异。用户可以通过眼图分析来确定阻抗失配、反射、时序变化，甚至频率衰减问题。

图5.PRBS 模式 — 眼图（15m 电缆，预加重设置 1.1dB）。

图6.PRBS 模式 — 眼图（15m 电缆，预加重设置 10.5dB）。

审核编辑：郭婷