作者丨鼎陽(yáng)科技 唐滿麗
以太網(wǎng)一致性測(cè)試
以太網(wǎng)一致性測(cè)試是由IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會(huì)）和ANSI（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。雖然并沒(méi)有官方組織來(lái)為其一致性測(cè)試結(jié)果進(jìn)行認(rèn)證、頒發(fā)證書(shū)，但以太網(wǎng)是在當(dāng)前諸多電子設(shè)備中常用的通用設(shè)備接口。
所以為了保證各設(shè)備間的互操作性，工程師常常會(huì)在以太網(wǎng)設(shè)備的開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行以太網(wǎng)一致性測(cè)試，確保設(shè)備能夠正確地發(fā)送和接收以太網(wǎng)幀，與其他以太網(wǎng)設(shè)備互操作，并且遵循以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定的規(guī)則。
目前，鼎陽(yáng)科技SDS7000A系列示波器已支持USB2.0、百兆/千兆工業(yè)以太網(wǎng)、百兆/千兆車(chē)載以太網(wǎng)一致性分析，隨著8G示波器的發(fā)布，未來(lái)還將支持如MIPI、DDR2、DDR3等信號(hào)的測(cè)量，此次我們將重點(diǎn)講解百兆工業(yè)以太網(wǎng)（100base-TX）測(cè)試。
1、測(cè)試工具
完整完成一次百兆以太網(wǎng)一致性測(cè)試過(guò)程中需要用到的工具分別是：
帶有測(cè)試軟件的示波器、測(cè)試夾具套裝（包含一本用戶手冊(cè)、一個(gè)測(cè)試夾具、1根15厘米的網(wǎng)線，8個(gè)50歐姆端接器、4根SMA線纜、4個(gè)BNC轉(zhuǎn)SMA的轉(zhuǎn)接頭以及12個(gè)跳線帽），還需要一根Type A轉(zhuǎn)Type B的USB線纜，一根短網(wǎng)線以及一臺(tái)鼎陽(yáng)科技的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。
圖1 測(cè)試夾具套裝
FX_ETH夾具主要是為被測(cè)物提供合適的連接接口，為探頭提供測(cè)試點(diǎn)，引導(dǎo)被測(cè)物進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)。它能夠支持百兆及千兆以太網(wǎng)的一致性分析，可幫助客戶節(jié)省成本。
圖2 測(cè)試夾具各區(qū)域介紹
如圖2所示，整個(gè)夾具可分為9個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有不同的功能。最左側(cè)的區(qū)域0為回波損耗校準(zhǔn)區(qū)域，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行開(kāi)路、短路、負(fù)載校準(zhǔn)。區(qū)域1和6都可以對(duì)百兆及千兆以太網(wǎng)進(jìn)行電氣一致性測(cè)試，不過(guò)區(qū)域1支持使用差分探頭，區(qū)域6則支持SMA線纜。
區(qū)域3通過(guò)使用巴倫器實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)到單端信號(hào)的轉(zhuǎn)換，用以回波損耗測(cè)試，區(qū)域3、區(qū)域4及區(qū)域7均是千兆以太網(wǎng)的測(cè)試區(qū)域。區(qū)域5能夠支持將示波器作為 link Partner，誘導(dǎo)被測(cè)設(shè)備（DUT）進(jìn)行發(fā)包測(cè)試，區(qū)域8則是專門(mén)的跳線帽存儲(chǔ)區(qū)，可以存儲(chǔ)12個(gè)跳線帽。
2、測(cè)試軟件
鼎陽(yáng)科技的以太網(wǎng)電氣一致性分析軟件是依據(jù)IEEE802.3u和ANSI X3.263-1995規(guī)范而推出的解決方案。該分析軟件可控制示波器自動(dòng)完成測(cè)試，圖形化操作指導(dǎo)簡(jiǎn)化了測(cè)量過(guò)程，可靈活配置測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)試報(bào)告記錄了整個(gè)測(cè)量結(jié)果，包括測(cè)試數(shù)值及測(cè)試波形的截圖。
點(diǎn)擊分析、一致性分析，選擇協(xié)議類(lèi)型為百兆以太網(wǎng)，而后點(diǎn)擊ON，可以看到一致性測(cè)試功能分為三大部分，測(cè)試項(xiàng)配置、結(jié)果查看以及報(bào)告生成設(shè)置。
圖3 一致性測(cè)試功能界面
在測(cè)試項(xiàng)配置中，測(cè)試流程分為設(shè)置、測(cè)試項(xiàng)選擇、配置、連接、啟動(dòng)測(cè)試、結(jié)果這六個(gè)步驟。
圖4 測(cè)試項(xiàng)配置窗口
設(shè)置中可選擇調(diào)出以往保存過(guò)的配置，可調(diào)出上一次使用的配置，也可保存當(dāng)前的配置。link Partner的選擇則涉及到發(fā)包，IEEE802.3 規(guī)范對(duì)百兆以太網(wǎng)一致性測(cè)試的各項(xiàng)測(cè)試波形有明確要求，要求被測(cè)設(shè)備能夠根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目提供對(duì)應(yīng)的波形以供測(cè)試，而被測(cè)設(shè)備可以選擇主動(dòng)發(fā)包提供測(cè)試波形，也可以選擇誘導(dǎo)發(fā)包，被誘導(dǎo)發(fā)出空閑測(cè)試波形。
對(duì)于各類(lèi)主流的網(wǎng)卡芯片，可以通過(guò)修改相關(guān)寄存器或使用芯片廠商提供的發(fā)包工具。而當(dāng)被測(cè)物無(wú)法運(yùn)行 DOS 或Windows 系統(tǒng)時(shí)，則無(wú)法控制發(fā)包，這時(shí)則需要使用誘導(dǎo)發(fā)包的方法。
3、誘導(dǎo)發(fā)包
誘導(dǎo)發(fā)包利用的是百兆以太網(wǎng)的自協(xié)商模式，它需要一臺(tái) link Partner 設(shè)備。
首先將 link partner的網(wǎng)卡配置為百兆全雙工或半雙工，或主動(dòng)發(fā)送 100M 空閑模式波形，然后將配置好的 link Partner 的以太網(wǎng)口的發(fā)送（Tx）信號(hào)線連到被測(cè)物的接收（Rx）信號(hào)線。當(dāng)被測(cè)物接收到 100M 空閑模式波形后會(huì)返回同樣的波形，此時(shí)將被測(cè)物（Tx）信號(hào)線發(fā)送的信號(hào)通過(guò)測(cè)試夾具送到示波器中進(jìn)行測(cè)試即可。
圖5 link Partner 誘導(dǎo)發(fā)包連接示意圖
為了測(cè)試更加方便，我們可以直接選擇SDS7000A為link Partner。由于選擇的發(fā)包方式不同，所以連接方式也不一樣，我們先來(lái)講主動(dòng)發(fā)包。
圖6-1使用的SMA線纜連接，使用的夾具區(qū)域6部分，圖6-2使用的差分探頭，使用的夾具區(qū)域1部分，夾具上DA到DD端口分別對(duì)應(yīng)網(wǎng)線的4對(duì)雙絞線，而DA端口正好接收了被測(cè)物發(fā)出的100M 空閑模式波形，所以測(cè)試百兆以太網(wǎng)時(shí)必須選擇DA端口。此外，在使用SMA連接DA端口時(shí)，為了讓其他端口阻抗匹配，其他DB-DD端口需要接50歐姆端接。
圖6-1 主動(dòng)發(fā)包下使用SMA線纜連接示意圖
圖6-2 主動(dòng)發(fā)包下使用有源差分探頭連接示波器
下面是SDS7000A作為link Partner實(shí)行誘導(dǎo)發(fā)包，都是使用夾具的區(qū)域5部分，圖7-1使用的SMA線纜，圖7-2使用差分探頭。
有兩點(diǎn)需要注意，第一點(diǎn)，示波器側(cè)面板接口中有兩個(gè)LAN接口，誘導(dǎo)發(fā)包時(shí)必須使用短網(wǎng)線將下面這個(gè)LAN接口與夾具相連， 第二點(diǎn)，用差分探頭連接之后，還必須使用兩個(gè)50Ω端接連接在區(qū)域5剩下的兩個(gè)SMA端口上，對(duì)被測(cè)物的發(fā)送（TX） 信號(hào)線做 100Ω 終端匹配，否則會(huì)產(chǎn)生信號(hào)泄露，造成失真。
圖7-1 SDS7000A為link Partner下的SMA線纜連接
圖7-2 SDS7000A為link Partner下的有源差分探頭連接
4、測(cè)試項(xiàng)配置
繼續(xù)看測(cè)試流程，下一項(xiàng)是測(cè)試項(xiàng)選擇，其中括號(hào)中是指各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目所參考的標(biāo)準(zhǔn)，可選擇其中單項(xiàng)或者多項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試。
圖7 測(cè)試項(xiàng)選擇界面
接著是配置，由于百兆以太網(wǎng)的大多測(cè)試項(xiàng)都需要選擇使用的探頭類(lèi)型以及示波器的信源，所以將這兩項(xiàng)專門(mén)提取出來(lái)作為基礎(chǔ)項(xiàng)進(jìn)行配置，需要注意的是這里的單端輸入指的是SMA線纜而不是單端探頭。
圖8 基礎(chǔ)配置界面
除去基礎(chǔ)配置外，部分項(xiàng)還需要額外進(jìn)行選擇，比如模板系數(shù)、被測(cè)試信號(hào)的脈沖寬度等
下一步是連接，SDS7000A會(huì)顯示測(cè)試時(shí)的接線圖以及文字說(shuō)明。
圖9 100base-TX連接說(shuō)明界面
如果選擇了多個(gè)測(cè)試項(xiàng)，則會(huì)優(yōu)先顯示第一項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)的連接指南，如果后一項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)的接線圖與前一項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)接線方式不同，接線圖會(huì)在前一項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)結(jié)束后有單獨(dú)的頁(yè)面彈窗提示。
下一個(gè)流程是啟動(dòng)測(cè)試，在測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)失敗的情況可以選擇是繼續(xù)測(cè)試還是直接中止。最后一個(gè)流程是結(jié)果，我們也可以直接點(diǎn)擊“結(jié)果查看”。
圖10 啟動(dòng)測(cè)試界面
圖11 結(jié)果查看界面
5、總結(jié)
以太網(wǎng)是在當(dāng)前諸多電子設(shè)備中常用的通用設(shè)備接口，百兆以太網(wǎng)一致性測(cè)試的主要目的是確保協(xié)議的正確實(shí)現(xiàn)以及不同通信設(shè)備之間的正確互聯(lián)。
本文展示了鼎陽(yáng)科技的百兆以太網(wǎng)測(cè)試工具及測(cè)試軟件，并介紹了以SDS7000A為link Partner進(jìn)行誘導(dǎo)發(fā)包的步驟，展示了完整的測(cè)試項(xiàng)配置流程，希望在測(cè)試測(cè)量中能對(duì)大家有所幫助。
下一期我們將分享以交換機(jī)為被測(cè)物的百兆以太網(wǎng)測(cè)試實(shí)操過(guò)程，敬請(qǐng)期待~
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