该本文讨论了高速串行总线逐渐取代并行总线的原因,并介绍了其中关键技术之一——均衡器(Equalization,EQ)技术。本文解释了为什么串行总线能够替代并行总线,主要是由于并行总线在抗干扰能力、传输方式和线路串扰等方面存在问题,而引入差分信号的串行总线具有较强的共模干扰抵抗能力,信号传输时不需要时钟信号。这些优点使得串行总线的频率可以越来越高,而外部总线如USB、PCIe、SATA、QPI和HDMI等都采用了串行总线。本文还指出,随着传输速度的提高,信号完整性的问题变得越来越严重,例如在USB3.0和PCI-Express3.0等高速接口中,信号衰减会导致接收端无法正确还原和解码信号,产生误码。
为了降低误码率,USB3.1和PCIe等接口要求发送端实现前馈均衡器(Feed-forward Equalizer,FFE),接收端实现连续时间线性均衡器(Continuous TIME Linear Equalizer,CTLE)和判决反馈均衡器(Decision Feedback Equalizer,DFE)。本文提到了在PCIe中引入均衡器的情况,并介绍了一些均衡器的应用。
接下来,本文引入了一个重要的概念——眼图。它是将一连串信号叠加在一起,形成一个类似眼睛的图像,可以在示波器上显示。眼图的各个部分包括高电平、低电平、周期、眼高、眼宽、上升时、下降时和抖动等。眼图的睁开度、眼高和抖动窄广等特征可以用来评估信号的完整性。本文以PCIe接口为例,展示了不同频率下接收到的眼图的变化,并介绍了一些公布的眼图模板和标准。
最后,本文讨论了为什么在固件BIOS和驱动中很少涉及均衡器的原因。尽管均衡器在高速串行总线中起到了重要的作用,但可能因为其复杂性和特定硬件的需求,使得程序员和固件工程师接触不多。
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