GMSL2物理层验证应用指南

简介

随着现代汽车和工业系统的不断演进，对高速、可靠视频传输的需求持续增长，特别是在高级驾驶辅助系统 (ADAS)、自动驾驶和高分辨率信息娱乐系统等应用中。

为满足这些要求，Gigabit Multimedia Serial Link 2 (GMSL2) 等技术应运而生。GMSL2 由 Analog Devices 开发，是一种高性能串行器/解串器 (SerDes) 接口，能够通过同轴电缆或屏蔽双绞线以高达 6 Gbps 的速率传输视频、音频和控制数据。

在汽车环境中，电磁干扰、温度波动和机械应力可能会降低信号质量。因此，维护 GMSL2 链路的完整性和合规性对于确保系统可靠性和最佳性能至关重要。为了克服这些挑战，工程师需要更强大的信号分析工具。

Teledyne LeCroy 的SDA Expert (SDAX) 软件为 GMSL2 验证提供了全面的解决方案。它通过眼图、抖动分解和信号分析等功能实现详细的信号完整性分析，使工程师获得优化链路性能和确保符合 GMSL2 规范所需的深入见解。

本文介绍了使用 SDA Expert 测试 GMSL2 的方法和最佳实践，帮助用户完成信号采集和分析的关键步骤。

测试设置与设备

执行 GMSL2 测试通常需要以下设备：

Teledyne LeCroy 示波器（WaveMaster HD 系列）

SDA Expert 软件

支持 GMSL2 的探头（例如高带宽差分探头）

GMSL2 被测设备 (DUT)（例如摄像头模块）

用于信号接入的测试夹具

如何开始 GMSL2 测试

GMSL 的最高速率可达 3 Gbps，而 GMSL2 的最高速率可达 6 Gbps。这分别要求示波器的最低带宽达到 6 GHz 和 12 GHz 才能测试这些信号。此外，用户必须在示波器上启用 SDA Expert 软件选项。

图 1：分析菜单中的工具箱图标

激活软件选项后，用户可以在示波器用户界面的分析选项卡下找到串行数据工具箱图标。点击该图标将打开 SDAX 菜单，允许用户开始使用该工具箱分析 GMSL 信号。

现在启用 SDAX 后，用户可以充分利用其功能对 GMSL 信号进行分析。SDAX 还涵盖了多种串行数据通信协议，如 FlexRay、DVI、Ethernet、HDMI，以及最近的 GMSL 和 GMSL2。

图 2：信号标准列表中的 GMSL 选项

设置 GMSL 示波器测试

图 3：GMSL 信号路径

如图 3 所示，在 GMSL2 系统中，串行器 (SER) 模块（通常集成在汽车环境中的摄像头模块内）将并行视频和控制数据转换为高速串行流。该串行流通过单根同轴电缆或屏蔽双绞线 (STP) 传输到解串器 (DES) 模块（通常是在汽车环境中的 ECU），在此数据被重建为原始格式。这些模块之间的电缆至关重要，因为它必须在长距离和恶劣环境中保持信号完整性。

为了验证该链路的电气性能，Teledyne LeCroy 示波器被集成到测试设置中。示波器连接到电缆上的测试点（通常在 SER 和 DES 端附近），允许工程师直接探测传输信号，从而全面了解 GMSL 系统的整体性能。Teledyne LeCroy 的 SDAX 功能在此处极具价值。SDAX 支持高级眼图分析、抖动分解和噪声表征，这对于评估是否符合 GMSL2 物理层标准至关重要。

图 4：示波器中的 SDA 信号路径

图 4 展示了 SDAX 的工作路径，它提供了一套强大的深度信号完整性分析工具。在 Teledyne LeCroy 示波器的 SDAX 界面中，用户可以全面了解信号路径，并直接访问每个分析模块。

选择 “信号(Signal)” 选项卡或 “信号输入(Signal Input)” 框后，用户可以配置关键参数，例如测试通道、协议标准（如 GMSL）、标称数据速率以及输入类型（单端或差分）。还可以启用可选的输入滤波器，以在分析前进一步优化信号。

其次，均衡模块通常用于高速信号中，以减轻高频传输损耗。

SDAX 的一个强大功能是其去嵌入/仿真（De-Embed/Emulation）功能。它允许用户通过数学建模的方式，消除或模拟特定电缆、夹具或互连器件带来的影响。这对于隔离并获取被测器件（DUT）的真实特性至关重要。

时钟恢复是 SDAX 的另一项强大功能。用户可以定义符号速率、使用符号速率跟踪器、提供外部参考时钟或激活锁相环 (PLL)。

PLL 本身具有高度可配置性，可选的环路类型包括开环抖动传递函数 (OJTF)、抖动传递函数 (JTF) 和自然频率。需要说明的是，Teledyne LeCroy 已集成了专门用于 GMSL2 时钟恢复的 PLL 设置。

一旦完全定义了信号路径，SDAX 即可解锁一系列高级分析工具。这些工具包括抖动滤波、码型分析、抖动跟踪、直方图和参数测量。噪声分析也可获得类似的分析结果。

该过程的最后一步是生成详细的眼图，直观地展示所选测量点的信号完整性。

灵活的模块化架构使用户能够准确诊断信号衰减、抖动累积或噪声干扰。因此，SDAX 有助于快速、准确地进行故障排除，确保系统性能稳健并符合严格的物理层标准。

图 5：GMSL2 6 Gbps 眼图

图 5 展示了 Teledyne LeCroy SDAX 的 GMSL2 信号验证结果。左侧是时域波形，捕获了 GMSL2 6Gbps NRZ 串行信号。右侧的眼图直观地展示了信号完整性，揭示了整体链路质量。对于 GMSL2，SDAX 包含特定的合规性眼图模版，该模版定义了根据 GMSL 通信协议判定信号是否在可接受的边界，使工程师能够立即识别与标准性能的偏差。

用户可以在不同的测试点应用此 SDAX 测试设置，例如串行器输出端、传输电缆沿线以及解串器输入端，以评估信号衰减、干扰、抖动和噪声等关键参数，从而确保对整个链路中 GMSL2 物理层完整性的全面了解。

总结

随着汽车环境日益复杂，串行数据的诊断和分析需要更高的精度。GMSL2 专为通过单根电缆进行高速多媒体传输而设计，其在信号完整性方面带来了特定的挑战，需要对物理层进行针对性的评估。

Teledyne LeCroy 通过 SDAX 平台满足了这一需求，提供了对信号路径模块、协议特定模版和可配置测量参数的结构化访问。 Teledyne LeCroy 一直致力于为工程师提供针对 GMSL2 及类似标准的可靠仪器，从而实现跨串行器、电缆和解串器阶段的高效验证和诊断。

关于我们

特励达力科（Teledyne Lecroy）是高端示波器、协议分析仪和其他测试仪器的专业制造商，可快速全面地验证电子系统的性能和合规性，并进行复杂的调试分析。

1964 年成立以来，公司一直专注于将强大的工具整合到创新产品中，以提高“洞察时间”。更快的洞察时间使用户能够快速查找和修复复杂电子系统中的缺陷，从而显著缩短产品的上市时间。