解析DP1.4物理層測試

DP1.4PHYOverview

DP1.4為現(xiàn)行市面上最新、最高畫質(zhì)的顯示傳輸技術(shù)，透過DP1.4的傳輸規(guī)格，可以輸出到最高7680x4320@60Hz（8K）的分辨率。DisplayPort的高速訊號為一種單向的傳輸技術(shù)，Source（發(fā)送端–如計(jì)算機(jī)）會(huì)將高速訊號輸出到Sink（接收端–如屏幕），以達(dá)到高畫質(zhì)的顯示。本篇文章將深入淺出的帶大家探討DP1.4的物理層（PhysicalLayer）測試，而物理層的測試中，又可分為傳送端（Transmitter-Tx）與接收端（Receiver–Rx）。

DP1.4TxEqualizer

在介紹PHY的測試前，讀者可先了解在DisplayPort上會(huì)使用到的Equalizer（均衡器），因?yàn)镈P1.4為相當(dāng)高速的訊號，訊號在傳輸時(shí)免不了有相當(dāng)程度的損耗，損耗來源可能為電路板上的線路，或是連接的cable，為了避免這些損耗導(dǎo)致訊號傳送到Sink端時(shí)無法被識(shí)別，DisplayPort在Tx與Rx端均設(shè)計(jì)了不同的加強(qiáng)方式（EQ），在Tx端，DP1.4使用了不同等級的Swing/Pre-emphasisLevel來加強(qiáng)訊號，Swing為調(diào)整輸出訊號振幅，Pre-emphasis則是對連續(xù)訊號的第一個(gè)bit做預(yù)加強(qiáng)，越高的Pre-emphasisLevel加強(qiáng)的比值越大（第一個(gè)Bit/后面連續(xù)Bit）

TransmitterEQ（表一）

DP1.4RxEqualizer

而在接收端方面，DP1.4則設(shè)計(jì)了DFE以及10種不同的CTLE來對高速訊號做運(yùn)算還原，CTLE為一種針對不同頻率的轉(zhuǎn)移函數(shù)，此轉(zhuǎn)移函數(shù)會(huì)將訊號的高頻成份放大，低頻成份衰減，來達(dá)到訊號高低頻的均衡，進(jìn)而使接收端收到的眼圖更漂亮。

DP1.4CTLE（RxEQ）forHBR3（圖一）

1.DP1.4Transmitter（Tx）PHY

在Tx訊號測試時(shí)，我們會(huì)透過ReferenceSink來與DUT（Source）連接，誘使DUT進(jìn)入測試模式，進(jìn)而改變輸出的訊號的種類及參數(shù)，包括不同的測試Pattern，Swing/Pre-emphasisLevel，SSCOn/Off等等。

（表二）

1-1眼圖測試

眼圖測試為用來驗(yàn)證訊號質(zhì)量最基本的方法，一般來說，透過觀察訊號眼圖的眼寬及眼高，是否觸碰到EyeMask，可以了解Source產(chǎn)品所輸出的訊號是否足以被Sink所辯識(shí)。以下列出DP1.4在不同速度的眼高、眼寬規(guī)范（表三），并以一HBR3的眼圖為例子（圖二）。

（表三）

（圖二）

1-2Jitter測試

Jitter（抖動(dòng)）為影響訊號質(zhì)量的最主要原因，其成分又可劃分為DeterministicJitter-DJ（確定性抖動(dòng)）與RandomJitter-RJ（隨機(jī)抖動(dòng)），其中DJ又可區(qū)分為SJ、DDJ（ISI）、BUJ等等成分而在DP的測試中，需進(jìn)行以下的Jitter分析

RandomJitter：隨機(jī)抖動(dòng)，常見的來源有熱干擾，環(huán)境等不確定的干擾。

SineJitter（SJ）：周期性抖動(dòng)，常見的有電路板上的震蕩器，電源等干擾。

ISI：（Intersymbolinterference），通常訊號走過的路徑越長，此干擾越大

TotalJitter（TJ）：以上所有Jitter成分加成。

以下列出DP1.4在TotalJitter的規(guī)范

（表四）

1-3Spread-spectrum（SSC）展頻測試

為了避免高速訊號集中在某個(gè)頻段而成為干擾源，DisplayPort采用了SSC的展頻技術(shù)，將DataRate頻率打散。在測試SSC時(shí)，會(huì)針對SSC的頻率以及大小分別進(jìn)行量測，以下為CTS中規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。

（表五）

1-3VTX測試（Swing/Pre-emphasisLevelTest）

此測試旨在驗(yàn)證輸出的訊號Swing與Pre-emphasis加重的比例是否足夠

這里使用的是PLTPAT（Pre-emphasisleveltestpattern），測試時(shí)，示波器會(huì)將訊號由時(shí)域轉(zhuǎn)換為頻域，并計(jì)算出TransitionBit（轉(zhuǎn)態(tài)位）與Non-TransitionBit（非轉(zhuǎn)態(tài)位）的比值。

（表六）

2.DP1.4Receiver（Rx）PHY

對于接收端Rx的測試，我們一樣會(huì)透過ReferenceSource來與DUT（Sink）溝通，誘使SinkDUT進(jìn)入到測試模式。接著，我們會(huì)透過BERT（誤碼儀、訊號產(chǎn)生器）將一段充滿噪聲的訊號（包含，RandomJitter，SineJitter，ISI，Crosstalk等等成分）輸入到Sink端，確保接收端的IC仍可準(zhǔn)確的判讀訊號的0與1準(zhǔn)位。

那要如何確認(rèn)接收端IC是否有準(zhǔn)確判讀輸入的訊號呢？

肉眼辨認(rèn)是一種方式，觀察畫面是否有亮線閃爍等。但這對高速訊號來說不夠明確，且在DP的設(shè)計(jì)也沒有USB接口的Loopbackmode模式。故在進(jìn)行測試時(shí)，我們會(huì)透過DPCD的讀取跟寫入，來判斷Sink端是否有訊號誤判的情形發(fā)生。DPCD全名為DisplayPortConfigurationData.它儲(chǔ)存在Sink的IC上，上面會(huì)宣告Sink的能力（DP版本，最大速度，支持幾個(gè)信道等）同時(shí)，也可以在上面寫入數(shù)值，以進(jìn)行Source及sink間的linktraining溝通。

回歸正題，在DPCD的某個(gè)特定地址，會(huì)記錄SINK端此時(shí)收到的Error，意即我們會(huì)在測試時(shí)，透過寫入DPCD告訴Sink此時(shí)要輸入何種測試pattern，而當(dāng)SINK比對輸入訊號后發(fā)現(xiàn)，有不一致的位時(shí)便會(huì)在ErrorCount的Register填入Error的數(shù)量。

進(jìn)行SinkPHY的測試會(huì)有三個(gè)步驟，不同的階段，會(huì)需要由BERT端輸出不同的Pattern（圖三）。

1.FrequencyLock：此階段會(huì)進(jìn)行傳輸速度、幾個(gè)Lane的比對。

2.SymbolLock：此階段會(huì)進(jìn)行EQ的調(diào)整，測試Pattern的Align。

3.Errorcount：最后階段，進(jìn)行TestPattern的比對，并記錄錯(cuò)誤量。

我們會(huì)依照CTS，在一定的時(shí)間內(nèi)觀察Sink的“ErrorCount”，以判斷測試結(jié)果為PassorFail。（表七）

（圖三）

（表七）

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