Signalintegritätstests und Fehlersuche
Digitale Schnittstellen genau durchleuchten
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Maskentest erfasst sporadische Fehler
Mit der Beobachtung eines kontinuierlichen, auf den eingebetteten Takt bezogenen Augendiagramms kann man sporadische Fehler in einer seriellen Schnittstelle detektieren. Im Augendiagramm werden dazu Masken definiert. Die Verletzung einer Maskenfläche durch eine Signalkurve signalisiert einen Fehler. Entsprechend konfiguriert (»Stop on violation«), stoppt das Oszilloskop die Erfassung für weitere Analysen (Bild 4). Mit der History-Funktion kann auf zurückliegende Messkurven im Akquisitionsspeicher zugegriffen werden, um Störungsursachen auch auf andere Signale, beispielsweise auf die Spannungsversorgung, zurückzuführen.
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Serielle Highspeed-Signale werden in der Regel über differenzielle Leitungen geführt. Je nach Kontaktierungsmöglichkeit kann das differenzielle Signal entweder mit einem differenziellen Tastkopf gemessen werden oder es wird über zwei getrennte Leitungen an zwei Eingangskanäle des Oszilloskops gelegt.
Für Messungen mit zwei Kanälen verfügt das Oszilloskop RTP über eine Funktion zur Berechnung der differenziellen Signalkomponenten (Bild 5). Besonders dabei ist, dass das Berechnungsmodul direkt auf den A-D-Wandler und die Entzerrfilter im Aufzeichnungspfad folgt. Als Eingangssignale kann der Anwender zwei beliebige Oszilloskopkanäle wählen. Für die weitere Verarbeitung und Analyse stehen das Differenz- und das Gleichtaktsignal (Common Mode) zur Verfügung.
Mit dem digitalen Triggersystem des Herstellers, das die A-D-Wandlerdaten verwendet – die optional die benutzerdefinierten Entzerrfilter und das Mathematikmodul durchlaufen –, besteht die Möglichkeit, auch auf korrigierte differenzielle Signalanteile zu triggern und so beispielsweise Fehler im Gleichtaktsignal schneller aufzuspüren.
Gezieltes Triggern auf Protokolldaten mit dem seriellen Patterntrigger
Neben dem Test der Signalintegrität bei der Schaltungsinbetriebnahme muss man häufig auch die Daten der seriellen Highspeed-Schnittstellen auf Protokollebene analysieren. Dies ist zum Beispiel bei Fehlern der State-Machine beim Hochfahren des Datenlinks notwendig. Mit der Option »Serieller Patterntrigger« kann der Anwender auf Datensequenzen bestimmter Protokolle triggern. Dabei werden Dekodierungen wie 8b/10b (zum Beispiel USB 3.1 Gen1 und PCI Express Gen2 mit 5 GBit/s) oder 128b/132b (zum Beispiel USB 3.1 Gen2 mit 10 GBit/s) unterstützt. Wichtig hierbei: Das eingebettete Taktsignal, das durch die Hardware-CDR extrahiert wird, gilt als zeitliche Referenz des seriellen Triggers.
Für das Gerät RTP gibt es eine Vielzahl an Trigger- und Dekodieroptionen, um Datenströme auch auf höheren Protokollebenen zu debuggen. Die RTP-Modelle von Rohde & Schwarz für 13 GHz und 16 GHz besitzen die Trigger- und Dekodieroption für USB 3.1 Gen2. Anwender können damit im Detail Protokollelemente der 10 GBit/s schnellen USB-Schnittstelle (USB SuperSpeedPlus) analysieren (Bild 6).
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