Ethernet presentation

1、Page 1LeCroy ENET 原理以及测试方法Page 2以太网网络控制器基本结构Page 3Page 410Base-T 以太网编码方法10Base-T 编码方法PLS (Physical Layer Signaling)使用Manchester 编码方法，即“0”=由“+”跳变到“-”，“1”=由“-”跳变到“+”,因为不论是”0”或是”1”,都有跳变,所以总体来说,信号是DC平衡的, 并且接收端很容易就能从信号的跳变周期中恢复时钟.Page 5 100Base-X 以太网编码方法100Base X编码方法100 Base-X（包括100 BaseTx与100Base-FX）采用4B

2、/5B编码/解码，PCS（physical coding sublayer）将接收MII接口输入的100Mb/s码流，每4Bit编译成5Bit码，将原来的100Mb/s编译成125Mbp/s，向MDI接口输出，解码过程相同），因2e-4只有16个组合，而2e-5有32种组合，冗余的组合其中3个将会用作为control code控制码-一个用作“IDEL”=“11111”，2个用作SOF（start of frame：J=11100，K=10001，J与K成对使用），2个用作EOF（end of frame：T=01101，R=00111，T与R成对使用）Page 6100Base-X以太网编码

3、方法100 Base -TX因为通常100Base-TX的PMD是使用CAT5线传输，按TIA/EIA-586-A定义只能达到100MHz，而当PCS层将4Bit编译成5Bit时，使100Mb/s数据流变成125Mb/s数据流，所以100BaseX同时采用了MLT-3（三电平编码）的信道编码方法，使MDI的5bit输出的速率降低了（MLT-3定义只有数据是“1”时，数据信号状态才跳变，“0”则保持状态不变，以减低信号跳变的频率，从而减低信号的频率）Page 7 100Base-X 以太网编码方法100Base-Tx的MAC层在数据帧与帧之间，会插入IDEL帧（IDEL=11111），告诉网上所

4、连接的终端，链路在闲置但正常的工作状态中（按CSMA/CD，DTE数据终端机会检测链路是否空闲，才会发送数据）。所以，事实上链路绝大部分时间，以IDEL“11111”为主，5Bit IDLE“11111”若每个“1”都跳变的话，MDI信号的频率将会是125MHz，但是经过MLT-3编码后，原来的125MHz变成31.25MHz的信号，使频率变成原来的1/4。但FCC要求以太网不能产生过大的EMI，因为链路绝大部分时间是传输IDEL，MLT-3编码会使频率集中在31.25MHz范围，因此，在MLT-3编码前，PCS层会对数据流进行伪随机的Scrambling扰码，使“11111”分散，同时将能量

5、与频谱扩散。Page 8 100Base-X 以太网编码方法100Base-FX:只有100Base-Tx才采用MLT-3与Scrambling，在100Base-Fx并不使用MLT-3与Scrambling，但是两者都采用4B/5B编解码，鉴于能够产生额外的Control Codes作控制用，而MLT-3主要为了减低信号的频率，Scrambling减低信号的EMI，都是因为100Base-Tx采用Cat-5线，带宽受到限制，才使用MLT-3减低信号的频率，但是100Base-Fx使用的却是光纤，有足够的带宽，并且光信号并不产生EMI干扰，所以在100Base-Fx里，并没有采用MLT-3与S

6、crambling。Page 91000Base-T 以太网编码方法1000Base-t编码方法:1000Base-T时间轴上采用8B/10B编码：8位数据被分为两个子块（Sub-block），低5位e,d,c,b,a用x来表示，高3位用h,g,f用y表示，输入数据可以表示为/Dx.y/，x与y分别用相应的十进制数来表示。例如/D30.6/=110 11110,除了用来传输数据的D字符外，还有12个特殊字符，为K字符，用来做控制和协议传输，K字符的表示方式和D字符相同，/k28.5/=101 11100.1000Base-T采用了UTP里所有的4对线，并且同时收发，在全双工的模式下，加上使用4

7、D-PMA5编码方法实现1000MB/s的数据传输率每对线的数据率为100Mb/s，经8b/10b编码后变为125Mb/s。每个Baud波特码元代表两个比特的信息，4对线的总带宽为4x250=1000Mb/sPage 101000Base-T 以太网编码方法1000Base-T在垂直轴上使用5电平PAM编码,每个传送码元表示5符号-2,-1,0,1,2中的一个符合,故每个码元代表2比特信息(4电平中每个电平代表2位,还有一个前向纠错码FEC),这比二电平编码提高了带宽利用率,并能把波特率和所需信号带宽减为原来的一半.但多电平编码需要用多位A/D,D/A转换,采用更高的传输信噪比和更好的接收均衡

8、性能.五个符号与电平的映射关系为:-2-1,-1-0.5,0-0,1-0.5,2-1Page 111000 Base-T testMode1:Peak Differential Voltage,Droop and Template Test1.模板测试2.峰值电压测试3.衰落测试!Mode 1需要设置第9个GMII管理寄存器的13,14,15 bit分别为1.0.0.!Mode 2-4均适用于网络控制器的MAC 与 PHY 分离的情况,所以在现在的应用中极少测试.Mode 2:Jitter in master modeMode 3:Jitter in slave modeMode 4:Tran

9、smitter DistortionPage 121000 Base-T test模式1信号是由+2，然后接着127个0，-2，然后接着127个0，+1，然后接着127个0，-1，然后接着127个0，接着是128个+2，128个-2，128个+2，128个-2，最后是1024个0.验证的目的是：接口有否驱动足够的能量将信号传送100米距离。上升时间是否足够快得以实现快速的数据交换接口有否发射过多的EMI，超过FCC Class A的要求信号是否对称，即A与B，C与D是否对称Page 131000 Base-T test对模式1信号上的A，B，C，D共4点的峰值电压与它们之间的对称性，验证是否在

10、规范所容许的范围内。峰值电压验证：接口是否有驱动足够的能量将信号传送100M的距离。按规范要求：A与B点的峰值电压需要在0.67-0.82V（150mV容限范围），C与D点的峰值电压需要在0.335-0.41V(75mV容限范围）。信号的对称性。按规范要求：A与B点的峰值电压的差异不能超过1%，C与D点的峰值电压不能超过A与B点平均值的一半的2%。对测试模式1信号的F点500nS后的G点以及H点500nS后的J点，测量他们的电压验证插入磁损耗是否过大。规范要求，G点的幅度需要大于73.1% F点的幅度，同样J点的幅度需要大于73.1%H点的幅度。Page 14100 Base -T testM

11、ask Test (眼图/模板测试）Jitter （抖动测试）Duty cycle distortion （占空比失真）Amplitude, Symmetry, and Overshoot （信号幅度，对称性，以及过冲测试）Rise and Fall Time （信号上升，下降时间测试）Page 1510 Base-T test DOV Mask and Voltage Test（差分输出电压的模板以及电压的测试）1. DOV Mask MAU Ext for external MAU testing ( MAC 模块与PHY模块分离情况下的差分输出电压模板测试）2. DOV Mask MAU

12、 Ext Inv for external MAU testing of the negative-going pulses ( MAC 模块与PHY模块分离情况下的差分输出电压负脉冲模板测试） 3.DOV Mask MAU for internal MAU testing ( MAC 模块与PHY模块集成情况下的差分输出电压负脉冲模板测试）4.DOV Mask MAU Inv for internal MAU testing of the negative-going pulses( MAC 模块与PHY模块集成情况下的差分输出电压负脉冲模板测试）Page 1610 Base-T testL

13、ink Test Pulse Mask (连接脉冲测试)1. Link Test Pulse head Mask （连接脉冲帧头模板测试）2. Link Test Pulse tail Mask （连接脉冲帧尾模板测试）TP_IDL Mask Test （空闲信号模板测试）1.TP_IDL Head Mask(空闲信号帧头模板测试）2.TP_IDL Tail Mask (空闲信号帧尾模板测试）Output Timing Jitter (输出抖动测试)Output Timing Jitter 8 BT （触发点后8 bit的抖动测试）Output Timing Jitter 8 BT （触发点后

14、8.5 bit的抖动测试）Page 17对各测试项目的理解输出差分电压(DOV)（1）输出差分信号电压过大，会增加电磁辐射；同时，由于接收端会忽略幅值超过规范所允许范围的信号，所以，也会引起与其他接收设备通讯兼容问题；（2）输出差分信号电压过低，会影响长线通讯的建立和传输。影响差分电压的主要因素（1）差分线对差分阻抗和匹配电阻的大小（2）PHY模拟参考的偏置电阻RBIAS。（3）transformer插入损耗的大小。Page 18对各测试项目的理解过冲(Over Shoot)影响过冲的主要因素 过冲和TDN,TDP之间的电容C有关，增加电容值，可以减少过冲，但是，也会延长上升、下降时间.电容C

15、包括差分对间耦合电容和transform绕线间的分布电容，也可根据需要外加电容。Page 19对各测试项目的理解信号幅度对称性(Symmetry)(1)信号幅度不对称的信号，会导致接收端信号的失真，减少传输距离，BER增加；(2)信号幅值不对称影响接收端峰值检测器，导致基线偏移，增加波形失真度影响信号幅度对称性的因素（1）信号幅度对称度和差分信号TDN,TDP间的电阻以及参考电阻值相关Page 20对各测试项目的理解上升、下降时间(Rise and Fall time) 上升/下降时间偏大，导致窄脉冲无法达到最大幅值，上升/下降时间偏小，则会增加过冲影响上升、下降时间的因素 和TDN,TDP之间的电容C有关，增加电容值，延长上升、下降时间，减少过冲，降低回输损耗；电容C包括此电容包括差分对间耦合电容和transform绕线间的分布电容,也可根据需要外加电容Page 21对各测试项目的理解占空比失真(DCD)（1）占空比失真会使接收端丢掉一些位，或将不存在的位误判断为存在，导致BER增加；长线传输时，此问题会恶化；同时占空比失真会影响jitt