在高速串行通信中，集成誤碼率測試儀（Integrated Bit Error Ratio Tester，簡稱IBERT）是Xilinx提供的一款用于測試transceiver的免費(fèi)IP。IBERT的example design集成了transceiver、logic、ILA、VIO、Pattern Generator and Checker、DRP等功能，為用戶提供了一個(gè)便捷的測試平臺(tái)，無需編寫復(fù)雜的代碼即可驗(yàn)證當(dāng)前硬件條件下transceiver能否在用戶需要的線速率下正常工作。

IBERT的功能與特點(diǎn)

IBERT的核心功能是通過誤碼率測試來評估FPGA中GTX（Gigabit Transceiver）的通斷和通信性能。一般的誤碼率可以低至10^-12級別，這為用戶提供了高精度的測試結(jié)果。IBERT通過FPGA內(nèi)部資源，能夠生成偽隨機(jī)二進(jìn)制序列（PRBS），如PRBS7、PRBS9、PRBS15等，用于測試高速串行通道傳輸?shù)恼`碼率。這些PRBS數(shù)據(jù)類型的選擇主要基于其游程（Run Length）不同，從而影響Pattern Dependent Jitter（PDJ）。

IBERT還提供了多種環(huán)回模式，包括Near-end PCS環(huán)回、Near-end PMA環(huán)回、Far-end PMA環(huán)回和Far-end PCS環(huán)回。這些模式允許用戶在內(nèi)部或外部進(jìn)行自回環(huán)測試，從而驗(yàn)證transceiver的不同部分是否工作正常。例如，Near-end PCS環(huán)回測試的是FPGA內(nèi)部物理編碼子層（PCS）的功能，而Far-end PMA環(huán)回則測試了包括傳輸線在內(nèi)的完整鏈路。

IBERT的使用步驟

使用IBERT進(jìn)行測試通常包括以下幾個(gè)步驟：

IP核生成與配置：

在Vivado中，通過IP catalog搜索IBERT，并進(jìn)行定制。在配置過程中，需要選擇系統(tǒng)時(shí)鐘源，可以選擇外部時(shí)鐘源或由GTX差分時(shí)鐘提供。此外，還需要配置參考時(shí)鐘（Refclk），其驅(qū)動(dòng)能力范圍需參考具體器件系列的transceiver文檔。

生成Bitstream并下載：

配置完成后，生成Bitstream文件，并將其下載到FPGA芯片中。

創(chuàng)建Link并配置參數(shù)：

通過JTAG接口將Bitstream下載到FPGA后，點(diǎn)擊Auto detect links或create links，創(chuàng)建link鏈接。用戶可以配置link中的參數(shù)，如PRBS模式、環(huán)回模式、TX差分?jǐn)[幅（TX diff-swing）、TX預(yù)加重（TX Pre-Emphasis）等。

觀察測試結(jié)果：

在配置完成后，通過觀察GTX通道的Status和誤碼率，可以評估transceiver的性能。IBERT還提供了Eye Scan功能，用于掃描眼圖，以評估信號(hào)的質(zhì)量。用戶可以選擇2D Full Eye或1D Bathtub掃描類型，以及不同的誤碼率（BER）目標(biāo)，如10^-9，來兼顧掃描時(shí)間和可靠度。

常見問題與解決方案

在使用IBERT進(jìn)行測試時(shí)，可能會(huì)遇到一些問題，如測試不通過或Near-end環(huán)回測試失敗。這時(shí)，首先需要檢查時(shí)鐘質(zhì)量和電源質(zhì)量。時(shí)鐘和電源的要求在每個(gè)系列的transceiver文檔和data and switching文檔上都有詳細(xì)描述。電源測試時(shí)，需要選擇靠近FPGA芯片的測試點(diǎn)，并測試真實(shí)負(fù)載下的電源。此外，手冊上要求的電源最大電壓值和最小電壓值需考慮紋波和噪聲的影響。

如果測試的對端器件不是FPGA，而是其他芯片（如DSP、專用芯片、Switch等），則需要查閱對端芯片的資料，看其是否支持類似的環(huán)回模式。如果支持，F(xiàn)PGA這一側(cè)可以將loopback mode設(shè)置為none，對端芯片設(shè)置為相應(yīng)的環(huán)回模式，從而測試完整鏈路。如果不支持，則需要在硬件環(huán)境上做環(huán)回，如使用接插件、耦合電容等。

結(jié)論

IBERT作為Xilinx提供的一款強(qiáng)大的測試工具，為FPGA中的高速串行通信測試提供了極大的便利。通過誤碼率測試和眼圖掃描，用戶可以準(zhǔn)確評估transceiver的性能，從而確保高速串行設(shè)計(jì)調(diào)試的順利進(jìn)行。無論是內(nèi)部自回環(huán)還是外部自回環(huán)，IBERT都能提供全面的測試解決方案，幫助用戶快速定位并解決問題。