CN112653590A - 一种PCIe链路检测分析装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PCIe链路检测分析装置，包括：板载扩展接口，其连接待检测的PCIe链路；信号调节器，其连通所述板载扩展接口；数据传输接口，其连通所述信号调节器；其中，PCIe信号能够从所述数据传输接口，经所述信号调节器能量放大后，再经所述板载扩展接口输入所述PCIe链路，本发明提供了一种PCIe链路检测分析装置，利用信号调节器，监测PCIe链路的功能，能够对链路通信状态进行实时监测，并实现快速定位。还提供了一种PCIe链路检测分析方法，获取所述信号调节器的工作状态和所述PCIe链路的通信状态，并进行PCIe链路分析，定位链路问题。
Description
技术领域
本发明涉及计算机通信检测技术领域，尤其涉及一种PCIe链路检测分析装置及方法。
背景技术
PCIe总线作为当今计算机体系结构的I/O局部总线标准，使用高速串行传送方式，能够支持更高传输速率和带宽要求的外部设备。PCIe设备是服务器最常见的外设接口之一，大量的部件包括网卡、Raid卡、FPGA卡、GPU卡、NVME硬盘等等都是通过PCIe接口作为外设设备应用在服务器系统当中。当前PCIe设备已经经历了Gen1、Gen2、Gen3、Gen4四代接口，Gen5也即将大量量产应用。目前最常见的设备是应用PCIe Gen4接口，单lane峰值带宽达到16GT/s，接口速率快，对系统兼容性和稳定性要求很高，随着信号传输速率的提高，由于PCB、封装与介质损耗导致的信号衰减会对信号传输产生严重影响，而传输链路上的过孔、连接器、线缆与封装的不连续也会导致信号的衰减，而对于长距离走线，这种衰减会进一步恶化甚至无法正常通信。
发明内容
本发明提供了一种PCIe链路检测分析装置，利用信号调节器，监测PCIe链路的功能，能够对链路通信状态进行实时监测，并实现快速定位。
本发明还有一个目的是提供了一种PCIe链路检测分析方法，获取所述信号调节器的工作状态和所述PCIe链路的通信状态，并进行PCIe链路分析，定位链路问题。
本发明提供的技术方案为：
一种PCIe链路检测分析装置，包括：
板载扩展接口，其连接待检测的PCIe链路；
信号调节器，其连通所述板载扩展接口；
数据传输接口，其连通所述信号调节器；
其中，PCIe信号能够从所述数据传输接口，经所述信号调节器能量放大后，再经所述板载扩展接口输入所述PCIe链路。
优选的是，所述数据传输接口为金手指和或两个Slimline X8接口。
优选的是，还包括电源连接器，其通过所述板载扩展接口分别导出POWER P12V,POWERP3V3,和POWERP3V3_AUX电信号，并能够将12V电信号转换为9V输入所述信号调节器，并为所述信号调节器供电。
优选的是，所述信号调节器采用PS8926型号的调节器，且具有配置接口，能够对所述信号调节器的地址进行配置。
优选的是，还包括可擦编程只读存储器，其连接所述信号调节器，并具有通信状态接口，能够获取所述信号调节器的工作状态和所述PCIe链路的通信状态。
优选的是，还包括电平转换模块，其连接所述信号调节器，能够将所述信号调节器的输出电压转换为1.8V。
优选的是，还包括PC端分析装置，其连接所述通信状态接口，获取所述信号调节器的工作状态和所述PCIe链路的通信状态，并进行PCIe链路分析。
一种PCIe链路检测分析方法，包括：
将数据传输接口与待检测PCIe链路相连，并PCIe信号输入所述PCIe链路，然后通过所述信号调节器的配置接口对所述信号调节器的通信地址进行配置，在PC端口监控PCIe链路的通信状态；
当高频信噪比不足，通信配置困难时，对所述PCIe输入信号进行高频分量的提升，并载解调后对高频分量的压低，实现正常通信；
当检测到多条通信链路无信号，需进一步验证链路连接器导通性。
优选的是，还包括眼图测量分析，其能够将对应通信链路的通信状态量化为宽度和高度，并通过给定阈值判断，直接定位到对应的通信链路。
优选的是，所述PCIe信号的传输速率为16GT/S。
有益效果
本发明提供了一种PCIe链路检测分析装置，利用信号调节器，监测PCIe链路的功能，能够对链路通信状态进行实时监测，并实现快速定位。
本发明还提供了一种PCIe链路检测分析方法，获取所述信号调节器的工作状态和所述PCIe链路的通信状态，并进行PCIe链路分析，定位链路问题。
本发明提供了PCIe部分的兼容性设计，两种接口的信号都可以在该线路上通信，PCIe信号要经过retimer然后接入终端的PCIe设备；为保证适用两种PCIe接口的电源方案，选用PCIe Device电由接口端提供，retimer的供电P1V8和P0V9由P12V分压在板上产生；引出IIC Header通过Dongle工具与PC相连，实现快速读取PCIe通信状态的功能。
附图说明
图1为本发明所述的PCIe链路检测分析装置的拓扑图。
图2为本发明所述的通过两个Slimline X8接口与待检测的PCIe链路的连接的拓扑图。
图3为本发明所述的通信配置困难时的测试数据图。
图4为本发明所述的多条通信链路无信号的测试数据图。
图5为本发明所述的眼图测量分析图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，基于背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种PCIe链路检测分析装置，包括：板载扩展接口110、信号调节器120和数据传输接口130。
其中，板载扩展接口110连接待检测的PCIe链路；信号调节器120连通板载扩展接口110；数据传输接口130连通信号调节器120；PCIe信号能够从数据传输接口130经信号调节器120能量放大后，再经板载扩展接口110输入待测PCIe链路。
在另一实施例中，数据传输接口130为金手指和或两个Slimline X8接口。
在另一实施例中，还包括电源连接器140通过板载扩展接口110分别导出POWERP12V,POWERP3V3,和POWERP3V3_AUX电信号，并能够将12V电信号转换为9V输入所述信号调节器，并为信号调节器120供电。
在另一实施例中，信号调节器120采用PS8926型号的调节器，且具有配置接口121，能够对信号调节器121的地址进行配置。
在另一实施例中，还包括可擦编程只读存储器150，连接信号调节器120并具有通信状态接口151，能够获取信号调节器120的工作状态和PCIe链路的通信状态。
在另一实施例中，还包括电平转换模块160，连接信号调节器120，能够将信号调节器120的输出电压转换为1.8V。
作为一种优选，还包括PC端分析装连接所述通信状态接口，获取所述信号调节器的工作状态和PCIe链路的通信状态，并进行PCIe链路分析。
由于PCIe接口具有多样性，不同的接口会导致设计线路不同，本发明采用了两种较为常用的接口，PCIe X16 slot和Slimline X8接口。
其中，PCIe X16 slot接口方案，通过金手指将信号引入PCIe链路，主要有PCIe信号通过金手指从板载的PCIe X16 slot接入该线路，经过retimer连接到板载的Gen4 PCIeX16设备，其中retimer采用了PS8926型号，PCIe设备在此处仅起到一个终端设备的作用，没有具体型号限制，在信号检测过程中，主要包括POWER信号以及IIC信号、PERST等边带信号。
PCIe信号部分，PCIe信号通过金手指从板载的PCIe X16 slot接入该线路，经过retimer连接到板载的Gen4 PCIe X16设备，其中retimer采用了PS8926型号，PCIe设备在此处仅起到一个终端设备的作用，没有具体型号限制。
POWER部分，PCIe slot会有P12V,P3V3_AUX,P3V3用于PCIe设备的供电，retimer部分的供电可以用P12V转为P1V8与P0V9，时序方面由于PS8926没有特定的时序要求，因此无需特殊的时序设置，参考普通的PCIe设备的时序即可。
边带信号部分，Retimer与PCIe device的PERST、100M_CLK_DN/DP、IIC信号可以直接从slot上接出，但须注意retimer的大部分边带信号如PERST、IIC及strap pin等的电平均为1.8V，因此需注意在中间增加电平转换模块例如增加PCA9617或是MOS。此外，retimer需要大量的strap pin，但大部分仅需要进行上拉、下拉、悬空三种处理即可。
拓扑中有两个IIC Header，EEPROM Header接在retimer和EEPROM之间，用于烧录Retimer的firmware；Retimer Header用于连接IIC dongle工具来分析Retimer的工作状态以及PCIe链路的通信状态。
SlimlineX8接口的方案大部分与PCIe slot方案相同，变更点有以下几个方面1.PCIe部分，仅接口变更，两个Slimline X8接口将PCIe X16信号接入Retime。2、POWER部分，将原本通过金手指接入的三个POWER P12V,P3V3,P3V3_AUX通过一颗电源连接器接入该线路，其余与原方案一，致3.边带信号部分，边带信号部分的接口变为Slimline接口，其余连接方式不作变更。
使用两种PCIe接口目的是增加该发明的适用性，两种接口方案变更不大，因此两种接口可以同时存在，线路设计上将两种接口的信号共同接入，使用时按需连接对应接口即可。
本发明还提供了一种PCIe链路检测分析方法，包括：
将数据传输接口与待检测PCIe链路相连，并PCIe信号输入所述PCIe链路，然后通过所述信号调节器的配置接口对所述信号调节器的通信地址进行配置，在PC端口监控PCIe链路的通信状态；
如图3所示，当高频信噪比不足，通信配置困难时，对所述PCIe输入信号进行高频分量的提升，并载解调后对高频分量的压低，实现正常通信；
如图4所示，当检测到多条通信链路无信号，需进一步验证链路连接器导通性。
如图5所示，还包括眼图测量分析，其能够将对应通信链路的通信状态量化为宽度和高度，并通过给定阈值判断，直接定位到对应的通信链路。
作为一种优选，所述PCIe信号的传输速率为16GT/S。
其中eye width和height显示的是眼图中心偏移标准差后的宽和高，相当于以抖动的是真实的判决值，判断信号效率高。
利用这种方式可以在最短的时间内对PCIe链路上的问题点进行定位，更快的分析解决问题，而无需接入PCIe协议分析仪或用者示波器去量测。
本发明提出的设计方案可以大大减少定位PCIe链路问题点时所耗费的人力和时间成本，仅通过工具连接即可从电脑上读取到PCIe X16的每条lane的通信状态，该设计的成本花费要远低于高速示波器和PCIe协议分析仪，可以大量生产用于多接口同时测量等；本发明的信息读取界面清晰明了，相较于示波器的复杂操作以及PCIe协议分析仪大量的数据，在易用性角度更胜一筹；
在另一实施例中，本发明同样可以用于板卡诊断与功能测试等，涵盖了两种主流的PCIe接口，适用于大部分的PCIe问题的分析定位场景
本发明提供了一种PCIe链路检测分析装置，利用信号调节器，监测PCIe链路的功能，能够对链路通信状态进行实时监测，并实现快速定位。本发明还提供了一种PCIe链路检测分析方法，获取所述信号调节器的工作状态和所述PCIe链路的通信状态，并进行PCIe链路分析，定位链路问题。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种PCIe链路检测分析装置，其特征在于，包括：
板载扩展接口，其连接待检测的PCIe链路；
信号调节器，其连通所述板载扩展接口；
数据传输接口，其连通所述信号调节器；
其中，PCIe信号能够从所述数据传输接口，经所述信号调节器能量放大后，再经所述板载扩展接口输入所述PCIe链路。
2.根据权利要求1所述的PCIe链路检测分析装置，其特征在于，所述数据传输接口为金手指和或两个Slimline X8接口。
3.根据权利要求2所述的PCIe链路检测分析装置，其特征在于，还包括电源连接器，其通过所述板载扩展接口分别导出POWER P12V,POWERP3V3,和POWERP3V3_AUX电信号，并能够将12V电信号转换为9V输入所述信号调节器，并为所述信号调节器供电。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的PCIe链路检测分析装置，其特征在于，所述信号调节器采用PS8926型号的调节器，且具有配置接口，能够对所述信号调节器的地址进行配置。
5.根据权利要求4所述的PCIe链路检测分析装置，其特征在于，还包括可擦编程只读存储器，其连接所述信号调节器，并具有通信状态接口，能够获取所述信号调节器的工作状态和所述PCIe链路的通信状态。
6.根据权利要求5所述的PCIe链路检测分析装置，其特征在于，还包括电平转换模块，其连接所述信号调节器，能够将所述信号调节器的输出电压转换为1.8V。
7.根据权利要求6所述的PCIe链路检测分析装置，其特征在于，还包括PC端分析装置，其连接所述通信状态接口，获取所述信号调节器的工作状态和所述PCIe链路的通信状态，并进行PCIe链路分析。
8.一种PCIe链路检测分析方法，其特征在于，包括：
将数据传输接口与待检测PCIe链路相连，并PCIe信号输入所述PCIe链路，然后通过所述信号调节器的配置接口对所述信号调节器的通信地址进行配置，在PC端口监控PCIe链路的通信状态；
当高频信噪比不足，通信配置困难时，对所述PCIe输入信号进行高频分量的提升，并载解调后对高频分量的压低，实现正常通信；
当检测到多条通信链路无信号，需进一步验证链路连接器导通性。
9.根据权利要求8所述的PCIe链路检测分析方法，其特征在于，还包括眼图测量分析，其能够将对应通信链路的通信状态量化为宽度和高度，并通过给定阈值判断，直接定位到对应的通信链路。
10.根据权利要求8或9所述的PCIe链路检测分析方法，其特征在于，所述PCIe信号的传输速率为16GT/S。
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