ЭФФЕКТИВНЫЕ ИСПЫТАНИЯ С
ПОМОЩЬЮ ГЛАЗКОВЫХ ДИАГРАММ ПРИ
ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМ DDR3/DDR4

Для подтверждения соответствия сигналов динамической оперативной памяти (DRAM) спецификациям JEDEC по таким параметрам, как временные характеристики, скорости нарастания и уровни напряжения, необходимо проводить специализированные испытания на соответствие. В рамках проверки и отладки системы наиболее важными инструментами для эффективного анализа целостности сигнала в любой цифровой схеме являются измерения глазковых диаграмм. Специфика DDR требует специального решения с эффективным разделением циклов чтения/записи для получения информативных глазковых диаграмм на шине данных DDR.

Однако, поскольку шина данных обеспечивает двунаправленную передачу данных между контроллером памяти и запоминающим устройством, построение «глаза» данных требует эффективного разделения циклов чтения/записи на фоне перекрытия последовательных битов в пакетах данных.

Измерительная задача

При проверке качества сигнала в интерфейсе DDR анализ глазковой диаграммы для сигналов данных, команды/адреса и управления помогает выявить потенциальные проблемы с целостностью сигнала в системе. Функция построения глазковых диаграмм очень популярна среди многих инженеров, занимающихся вопросами целостности сигналов (ЦС), так как позволяет быстро определять производительность интерфейса DDR. В рамках испытаний на соответствие проверяются характеристики групп DDR-сигналов в точном соответствии со спецификациями JEDEC, но этим испытаниям не хватает гибкости для проведения эффективного анализа и устранения проблем с целостностью сигналов. В этих условиях предпочтительным инструментом является измерение глазковой диаграммы. Для групп однонаправленных команд/адресов и управляющих сигналов разделения циклов чтения/ записи не требуется.

Однако, поскольку шина данных обеспечивает двунаправленную передачу данных между контроллером памяти и запоминающим устройством, построение «глаза» данных требует эффективного разделения циклов чтения/записи на фоне перекрытия последовательных
битов в пакетах данных.

Решение компании Rohde&Schwarz

Программные опции для проверки целостности сигналов и испытаний на соответствие R&S®RTx-K91 (DDR3, DDR3L, LPDDR3) и R&S®RTx-K93 (DDR4, LPDDR4) обеспечивают проведение комплексных, автоматизированных испытаний на соответствие стандартам DDR и LPDDR, включая дополнительную функцию для эффективного разделения пакетов чтения/записи и измерения «глаза» данных DDR.

На глазковой диаграмме DQ несколько единичных интервалов (UI) в рамках пакета импульсов определенной длины накладываются друг на друга

Фазовая синхронизация сигналов DQS и DQ

«Глаз» данных DDR: разделение пакетов чтения/записи

Опции R&S®RTx-K91 и R&S®RTx-K93 поставляются с функцией декодирования, которая помогает различать все циклы чтения/записи в захваченных сигналах.

Функция декодирования определяет и разделяет пакеты данных чтения и записи, анализируя фазовую синхронизацию и уровень сигналов DQ и DQS на измеряемой шине данных. Она синхронизирует «глаз» данных DQ со стробирующим сигналом DQS. Пакеты данных чтения/записи DDR3 и DDR4 также содержат преамбулу, которую необходимо исключить из глазковой диаграммы. Опции R&S®RTx-K91 и R&S®RTx-K93 выполняют интеллектуальное обнаружение и не учитывают преамбулу перед пакетом данных, чтобы сформировать правильную глазковую диаграмму, подходящую для испытаний.

Разделение и декодирование пакетов чтения/записи исключительно на базе фазового соотношения сигналов DQ и DQS и порогового гистерезиса без необходимости измерения дополнительных сигналов управления. Пользователи могут захватывать пакеты DQ большей длительности, что позволяет формировать глазковую диаграмму только для пакетов записи и/ или чтения. Сразу после построения глазковой диаграммы можно применять инструменты анализа, предназначенные, например, для испытаний по маске, построения гистограмм и автоматических измерений с использованием глазковой диаграммы.

Пример определения глазковой маски для DDR3

Глазковые маски для сигналов DDR3 и DDR4

Несмотря на то, что глазковые диаграммы не включены во все спецификации DDR, они являются предпочтительными инструментами для проверки и отладки интерфейсов при проектировании систем DDR3 и DDR4. В то время как в стандарте DDR4 определены соответствующие параметры глазковой маски для сигнала данных DQ, в стандарте DDR3 маска для «глаза» данных DQ не определена. Тем не менее, глазковую маску DDR3 можно получить из спецификации JEDEC, взяв параметры времени установки данных (tDS) и времени удержания (tDH) для определения ширины глаза, а скорость нарастания и уровни напряжений (VIH и VIL) для определения раскрыва глаза по вертикали. Этот метод формирования маски можно эффективно использовать для проверки целостности сигнала на шине данных даже при проектировании систем DDR3. Обратите внимание, что требования к синхронизации сигналов и уровням в спецификации DDR3 зависят от фактической скорости нарастания сигнала, а также от выбранного опорного уровня и скорости передачи данных. Следовательно, пользователю необходимо настроить маску данных в соответствии с характеристиками устройства.

Стандартная функция испытаний по маске в осциллографах R&S®RTP и R&S®RTO работает в сочетании с инструментом построения глазковых диаграмм для данных DDR R&S®RTx-K91 и R&S®RTx-K93. Пользователи могут задавать необходимые профили масок и сохранять их для последующих испытаний. Несоответствия маске (нарушения) отображаются на осциллограмме (функция полосы на глазковой диаграмме) и могут быть сведены в таблицу на базе последовательностей единичных интервалов (UI). Пользователи могут масштабировать изображение отдельных несоответствий для последующего анализа и устранения проблем с целостностью сигналов.

Дополнительные глазковые диаграммы в DDR

В отличие от двунаправленной шины данных, сигналы команды/адреса и управления являются однонаправленными и не требуют разделения на циклы чтения/записи. Эти сигналы синхронизируются с тактовым сигналом CK. Глазковые маски и испытания по маске можно настроить тем же образом, что и для шины данных.

Заключение

Испытания на соответствие интерфейсов памяти DDR3 и DDR4 помогают проводить сравнительные испытания функциональной совместимости со стандартом JEDEC. Для устранения проблем с целостностью сигналов необходимы функции и инструменты, облегчающие анализ: функция испытания по маске, инструмент построения глазковых диаграмм и функция определения циклов чтения/записи. Опции R&S®RTx-K91 и R&S®RTx-K93 предоставляют эффективный набор инструментов для проведения испытаний на соответствие стандарту, а также проверки и отладки систем DDR3 и DDR4.

Источник: https://www.rohde-schwarz.com/ru/top-topics-russia/news-overview/articles_rus/articles_rus_253059.html#media-gallery-5