CN101169454A

CN101169454A - 一种先进夹层子卡测试通用载板及制作方法

Info

Publication number: CN101169454A
Application number: CNA2007101247139A
Authority: CN
Inventors: 瞿世尊
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2027-11-14
Also published as: CN100573158C

Abstract

本发明公开了一种先进夹层子卡测试通用载板及制作方法，其载板上设置有用于固定正插状态的先进夹层子卡的标准子卡插座、和用于对先进夹层子卡进行测试的功能部件，其载板上还设置有镜像子卡插座，该插座用于固定反插状态的先进夹层子卡；其镜像子卡插座的制作方法：A.在先进夹层子卡测试用的载板上设置一用于固定先进夹层子卡的子卡插座；B.修改所述子卡插座的管脚定义，使所述载板提供的各个信号分别通过修改后的子卡插座送入到反插状态下的先进夹层子卡中。本发明可以测试子卡反面，从而实现了对AMC子卡信号完整性的全方位测试。

Description

一种先进夹层子卡测试通用载板及制作方法

技术领域

本发明涉及AMC(Advanced Mezzanine Card，先进夹层子卡)子卡的信号完整性以及功能等的测试领域，具体涉及一种提供AMC子卡镜像槽位测试的通用载板及制作方法。

背景技术

现在通信系统的频率越来越高，对电路的要求也随之提高，高频电路的正确性和功能的稳定性不但取决于电路原理的正确性，还很大程度上由高速信号的信号完整性决定。所以，对现在的高速通信单板的测试，不仅需要验证其功能，也需要对信号完整性进行全面和地毯式的排查，以便发现可能的问题，并找到解决的方法。

信号完整性SI(signal integrity)定义为：传输信号在传输的过程中保持时域和频域特性的能力。

时域(time domain)是以时间为基准的电压或电流的变化过程，可以用示波器观察到。它通常用于找出管脚到管脚的延时(delays)、偏移(skew)、过冲(overshoot)、下冲(undershoot)、振铃(ringing/ring back)、非单调性(non-monotonic)、码间串扰(ISI)、以及时序等。时序主要是要满足接收端器件的建立时间(T_SETUP)和保持时间(T_HOLD)，使数据可以被正确而可靠的锁存。

频域(frequency domain)是以频率为基准的电压或电流的变化的过程，可以用频谱分析仪和示波器观察到。

信号的传输系统包括信号的驱动，传输路径，信号的接收等三个基本部分，即源端、传输过程、接收端。我们最关注的是信号在传输过程中的完整性。对信号完整性测试最为直接和有效的工具是示波器。

当令高性能的电路板，大多数单板都是高速高密板，作为硬件测试人员，要按照信号完整性所定义的项目，对单板的高速信号进行全面测试。这就需要用高速示波器观察信号波形，看是否满足要求。但是高速信号由于走线长短的约束、拓扑结构的局限性以及终端测试的要求，并不能将所有信号都在合适的位置引出测试点来测试；另外，高速芯片的功耗一般很大，在高密度单板上，由于散热的需要，散热片常常覆大片的面积，这就给测试人员带来很大麻烦，常常需要不时地在正反面寻找测试点。

对于在载板上插子卡的单板，测试子卡的信号完整性只能在向上的一面上测试，测试子卡的信号完整性受到限制；倘若需要测试信号的终端在芯片正下方，且该芯片在向上的一面，而且是常见的BGA封装的，那么无法测试到信号终端，如果再加上一片大的散热片，那么对子卡的测试就束手无策。这给硬件测试人员大带来新的挑战。这正是本专利要解决的问题之一。

ATCA(Advanced TeleCommunication Computing Architecture，先进通信计算架构)是PICMG(PCI Industrial Computer Manufactures Group，PCI工控机制造者协会)组织发布的标准。2002年11月，PICMG发布了PICMG3.X即ATCA标准，其中包括AMC子卡标准。该标准主要目标在于为电信级应用提供标准化的平台体系结构，并满足电信应用的许多重要特性，如可靠性、可维护性等方面要求。

AMC(Advanced Mezzanine Card，先进夹层子卡)，AMC子卡具有统一的信号管脚定义和统一的结构，方便不同厂家的AMC子卡可以相互混插。AMC子卡定义的信号大都是高速信号，比如千兆以太网信号、SAS/SATA信号、PCI-Express信号；子卡上的芯片也是高速高性能的；受到AMC子卡结构的限制，子卡的布局相当紧凑，结构上，AMC子卡有统一的结构，AMC子卡插上载板，有一面向下，无法测试。这给高速信号的信号完整性测试带来很大困难。现有技术中在解决这个问题的时候，往往采用挖空AMC子卡下方载板的PCB板和采用延长插座的方法来测试AMC正反面。

上述挖空AMC子卡下方PCB的方式，虽然可以翻转载板测试子卡的反面，但是这样做有三个主要的缺点：第一，挖空载板PCB，给载板的布局布线带来困难，如果测试载板比较复杂，布线面积可能不够。第二，挖空PCB载板，分割了电源和地平面，恶化了载板的电源完整性，进而影响载板高速信号的信号完整性和EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰)，EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容)等，这一点是只管重要的。第三，挖空载板，给测试带来了不方便，测试的时候，需要不断的反转单板，已达到测试正反面的目的。此外，挖空AMC子卡下方的PCB板，给子卡的固定、以及反转载板时，子卡接插件接触性能都将产生影响。

上述子卡延长插座的的方式，是用一个延长板插在AMC插座上，把子卡接口信号延长到机框外面，在机框以外提供一个AMC插座，AMC子卡插入延长子卡插座测试，这种方法虽然也可以测试子卡反面，但是使用很不方便，不方便示波器测试点触信号；另外测试延长线对子卡接口信号的信号完整性有很大影响，不利于准确测试信号波形。

发明内容

本发明的目的是设计一种AMC子卡测试通用载板及其制作方法，在载板上提供镜像的AMC测试的子卡插座，可以方便地测试子卡的正反面，并对ATCA中定义的各种AMC子卡上的高速信号的信号完整性进行全面的测试。本发明采用以下技术方案。

本发明的先进夹层子卡测试通用载板，所述载板上设置有用于固定正插状态的先进夹层子卡的标准子卡插座、和用于对先进夹层子卡进行测试的功能部件；所述载板上还设置有镜像子卡插座，该插座用于固定反插状态的先进夹层子卡。

其中，所述镜像子卡插座的各个插孔与反插状态的先进夹层子卡的各个功能管脚适配连接。

其中，所述载板提供的各个信号分别通过所述镜像子卡插座的各个管脚送入到反插状态下的先进夹层子卡中。

其中，所述镜像子卡插座符合先进夹层子卡标准定义的子卡插座结构，并包含此标准含有的管脚信号含义。

其中，所述镜像子卡插座上分别处于先进夹层子卡的89和82管脚位置的插孔都与管理电源相连。

上述的镜像子卡插座的制作方法，所述方法按照以下步骤进行：

A、在先进夹层子卡测试用的载板上设置一用于固定先进夹层子卡的子卡插座；

B、修改所述子卡插座的管脚定义，使所述载板提供的各个信号分别通过修改后的载板子卡插座连接方式送入到反插状态下的先进夹层子卡中。

其中，所述方法还包括以下步骤：C、将所述镜像子卡插座上分别处于先进夹层子卡的89和82管脚位置的插孔与管理电源相连。

其中，所述方法还包括以下步骤：D、在载板上提供JTAG复位信号一个焊点，当需要使用子卡JTAG复位功能时，则在先进夹层子卡上断开JTAG复位信号与金手指的连接，将载板与所述焊点之间用短路线连接，实现JTAG复位功能。

本发明通过在AMC测试载板上设置镜像的AMC子卡插座和普通插座，从而实现了对AMC子卡信号完整性的全方位测试。而且，与现有技术相比，本发明仅在现有载板的基础上增加一个镜像槽位，其测试方便、也不用减少PCB板的布线面积、也不会影响载板电源以及载板高速信号的信号完整性和载板的电磁干扰和电磁兼容等性能，同时也不会影响到测试信号的波形采样。

附图说明

图1为本发明AMC子卡在AMC通用载板上的连接结构图；

图2为AMC子卡插入本发明通用载板上的截面示意图，图中含有AMC子卡，AMC子卡插座(即子卡接插件)和AMC通用测试载板。

具体实施方式

以下将详细描述本发明的各较佳实施例。

如图1所示，本发明提供了一种用于测试AMC子卡的测试通用载板，该载板提供标准的AMC子卡插座和镜像AMC子卡插座，以便测试AMC子卡的正反面，同时该载板还含有用于对AMC子卡进行测试的其它功能部件，这些功能部件属于现有的测试载板上已配备的用于对AMC子卡进行测试的功能。图1中，镜像槽位设置的是镜像AMC子卡插座，标准槽位设置的是标准的AMC子卡插座。

标准AMC子卡插座符合PICMG3.X的标准，AMC子卡正插入标准的AMC子卡插座时，假设朝上的一面称作TOP面，向下并且面向载板的一面称作BOTTOM面，见图2所示。反之，AMC子卡反插入镜像子卡插座时，则TOP面朝下，BOTTOM面向上，并且能够正常工作。

制作镜像AMC子卡插座的方法是：首先，在AMC子卡测试用的载板上设置一标准的子卡插座；然后，修改所述子卡插座的管脚定义，使所述载板提供的各个信号分别通过修改后的子卡插座送入到反插状态下的先进夹层子卡中。这样做可以不修改标准的AMC子卡插座接插件，当然也不用修改被测的AMC子卡。

为了说明上述镜像槽位的连接方法，现以170个管脚的AMC子卡插座为例，说明具体修改载板上AMC信号的连接方法。

参见表1，给出了ATCA标准中定义的标准AMC子卡金手指的编号和定义，当然标准的AMC子卡插座的插孔需要与正插状态的AMC子卡的各个功能管脚适配连接，符合ATCA的标准。

表1

金手指编号	1	2	3	。。。	82	83	84	85
金手指编号	1	2	3	。。。	82	83	84	85	含义	A1	A2	A3	A82	A83	A84	A85
金手指编号	170	169	168	。。。	89	88	87	86	含义	A1	A2	A3	A82	A83	A84	A85
金手指编号	170	169	168	。。。	89	88	87	86	含义	A170	A169	A168	A89	A88	A87	A86

上述表1中给出的ATCA标准中定义的载板上AMC的管脚信号定义，管脚编号从1到170共170个管脚，第二行和第四行表示每个管脚编号对应的管脚含义，为了说明问题，假设对应的的管脚的含义为A1到A170，即管脚编号为1的管脚含义为A1，管脚编号2对应的信号含义为A2，以此类推到编号170含义为A170。

那么，在设置镜像AMC子卡插座时，修改了载板上管脚的信号含义，而不修改子卡插座接插件，使其镜像子卡插座的各个插孔与反插状态的AMC子卡的各个功能管脚适配连接，并且载板提供的各个信号能分别通过镜像子卡插座的各个管脚送入到反插状态下的AMC子卡中。如下表2所示，其给出了镜像槽位的金手指定义规律，说明了载板上镜像槽位的管脚信号编号和含义的关系分布图。

表2

金手指编号	1	2	3	。。。	82	83	84	85
金手指编号	1	2	3	。。。	82	83	84	85	含义	A86	A87	A88	。。。	A167	A168	A169	A170
金手指编号	170	169	168	。。。	89	88	87	86	含义	A86	A87	A88	。。。	A167	A168	A169	A170
金手指编号	170	169	168	。。。	89	88	87	86	含义	A85	A84	A83	。。。	A4	A3	A2	A1

从上述表2中可以看到，为了实现镜像槽位，在载板上的管脚定义作了调整，能够保证AMC子卡反过来(BOTTOM面朝上，TOP面向下)插在镜像槽位，AMC子卡的每个管脚也能连接到载板上正确的信号，保证能正常工作。

以上的是A+或者B+类型的AMC子卡，即具有170个有效信号的AMC插座的变换方法。对于金手指为单面的AMC子卡(A或者B类型的AMC子卡)，载板的镜像槽位接插件按照表2中的连接方法连接载板上的信号就可以了，只不过编号从1到85。

从上可以看出，上述镜像子卡插座符合AMC子卡标准定义的子卡插座结构，并包含此标准含有的管脚信号含义，用于对AMC子卡进行翻转测试。

对于双面AMC子卡，除了按照表2上的连接方法连接以外，需要解决一个问题。由于AMC插座接插件上，并不是所有金手指都有一一对应的针连接到载板上，而是金手指上正反面相对的每两个地信号(GND)在接插件内部是短路的，由一个针连接到载板，这些短路的插针有28对，比如pin1和pin170短路、pin7和pin164短路等(参见PICMG3.X中AMC的AMC接插件结构部分)，当按照表2，修改载板上管脚定义的时候，需要修改这两个信号管脚的含义。

另外，在标准的AMC管脚定义中，处在4pin(编号为4的管脚)的管理电源和处在167pin的TRST#(即复位信号)，在镜像槽位上，分别处在pin89和pin82的位置，这两个针在AMC接插件上是短路的。由于管理电源(pin4)是给AMC子卡供电的，其必不可少；而TRST#(即复位信号)是JTAG测试复位输入到AMC子卡的信号，低电平有效。由于AMC子卡的JTAG信号是备用信号，在单面金手指中(共85个管脚)没有提供JTAG信号，而且AMC子卡上往往提供JTAG调试接口，载板上这个信号可以不连入AMC子卡。所以在设置镜像槽位时，还需要将pin89和pin82都连成管理电源，从而才不影响AMC子卡正常工作，也就是将镜像子卡插座上分别处于AMC子卡的89和82管脚位置的插孔与管理电源相连。而在载板上提供TRST#信号一个焊点，一旦必须使用AMC子卡的JTAG复位功能时，则可以在AMC子卡上断开TRST#信号与金手指的连接，将载板与焊点之间用短路线连接，实现JTAG复位功能，AMC子卡反插在镜像槽位上的时候此信号无效。

总之，在使用本发明的通用载板时需要注意的有两点，第一，对于镜像槽位上插的AMC子卡，只支持AMC子卡反插，不支持AMC正插。第二，镜像AMC子卡槽位不支持热插拔，因为修改了管脚定义，信号长短针不满足热插拔定义的信号要求。

在本发明中，AMC通用测试载板，提供AMC子卡硬件部分并配合相应的软件，可以使AMC子卡各种总线都工作起来，以方便测试各种信号。其可以提供如下信号或功能的测试。

(1)载板提供IPMC功能，AMC子卡上的管理电源和静荷电源按照AMC子卡标准定义的上电顺序工作，提供AMC子卡与IPMC的I2C总线通信。具体的是，AMC载板需要包括一个智能外围管理控制器(IPMC)，用于监测其工作状态及管理ATCA机箱的电子控键和热插拔，它还负责管理AMC子卡的热插拔、电子键控以及将AMC子卡的状态和运行情况报告给ATCA机箱管理器。这一功能可以通过现有技术的载板中的相应功能来实现。

(2)载板提供多种信号类型的测试，保证各种总线能够运行起来。例如：提供Base面千兆以太网通信和交换；提供Fabric面千兆以太网交换；可提供PCI-E信号的连接电路；提供SAS硬盘功能和相应的SAS电路；提供其他差分线，如E1或者时钟信号电路；提供主备信号的测试功能；提供载板对AMC子卡的EPLD/FPGA的烧结等功能。这些测试功能也是现有技术中载板必须配备的，所以在本发明的通用载板上设置相应的测试功能部件时，可以参照现有技术中的相关技术来实现。

综上所述，本发明通过在AMC测试载板上设置镜像的AMC子卡插座和普通插座，AMC子卡插入普通插座，正面朝上，可以测试正面信号；AMC子卡插在镜像插座上，在普通槽位中向下的一面在镜像槽位中向上，可以测试子卡反面，从而实现了对AMC子卡信号完整性的全方位测试。

而且，本发明保留了通用测试板上实现各种类型AMC子卡定义的各种信号的测试功能。由于AMC标准定义了统一的子卡插座结构和管脚信号含义，在AMC子卡测试用的载板上提供各种可能信号接口的连接，使之保证各种类型的AMC子卡插在通用测试载板上都能正常工作。

总之，本发明达到了AMC子卡双面测试的效果，可以测试AMC子卡上几乎所有信号的信号完整性，用一套通用载板可以测试多种AMC子卡，提高了测试覆盖率，为生产和调试子卡节约了时间和成本，将会大大减小开发、测试和工装人员的工作量。本发明应用于ATCA通信系统中AMC子卡的信号测试，本发明实现了AMC子卡测试载板，改载板提供两个AMC子卡插座，一个插座是标准的AMC子卡插座，另一个是镜像AMC插座，镜像插座提供AMC子卡翻转测试，以便测试子卡反面信号；两个插座可以满足各种类型的AMC子卡正面和反面插入测试，使之能得到充分的测试子卡上的信号。本发明满足PICMG组织定义的ATCA以及AMC国际标准，因此能够满足不同厂家生产的AMC子卡的测试需要。

上述各具体步骤的举例说明较为具体，并不能因此而认为是对本发明的专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种先进夹层子卡测试通用载板，所述载板上设置有用于固定正插状态的先进夹层子卡的标准子卡插座、和用于对先进夹层子卡进行测试的功能部件；其特征在于，

所述载板上还设置有镜像子卡插座，该插座用于固定反插状态的先进夹层子卡。

2.根据权利要求1所述的通用载板，其特征在于，所述镜像子卡插座的各个插孔与反插状态的先进夹层子卡的各个功能管脚适配连接。

3.根据权利要求1所述的通用载板，其特征在于，所述载板提供的各个信号分别通过所述镜像子卡插座的各个管脚送入到反插状态下的先进夹层子卡中。

4.根据权利要求1所述的通用载板，其特征在于，所述镜像子卡插座符合先进夹层子卡标准定义的子卡插座结构，并包含此标准含有的管脚信号含义。

5.根据权利要求1所述的通用载板，其特征在于，所述镜像子卡插座上分别处于先进夹层子卡的89和82管脚位置的插孔都与管理电源相连。

6.权利要求1所述的镜像子卡插座的制作方法，其特征在于，所述方法按照以下步骤进行：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

C、将所述镜像子卡插座上分别处于先进夹层子卡的89和82管脚位置的插孔与管理电源相连。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

D、在载板上提供JTAG复位信号一个焊点，当需要使用子卡JTAG复位功能时，则在先进夹层子卡上断开JTAG复位信号与金手指的连接，将载板与所述焊点之间用短路线连接，实现JTAG复位功能。