キーワード: PRBS, 擬似ランダムビットシーケンス, シリアライザ, デシリアライザ, アイパターン, ECU, ビットエラーレートテスタ, BERT, 連続PRBS, PRBSパターン長, JAEコネクタ
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アプリケーションノート4254

MAX9257/MAX9258評価キット用のPRBSモードの設定

Nov 10, 2008

要約：以下に示すアプリケーションノートは擬似ランダムビットシーケンス(PRBS)モードにあるMAX9257/MAX9258シリアライザ/デシリアライザ(SerDes)の内部ビットエラーレート試験(BERT)機能の利用方法について詳述します。SerDesチップセットに内蔵された機能によってリンクの全機能を簡単に検証可能であり、システムエンジニアがBER/PRBSシステムを設計する必要がなく、リンクの信号伝送品質を簡単に調べることができます。

多くの場合、シリアライザ/デシリアライザ(SerDes)を使用するアプリケーションでは送信データを受信データと比較してリンクの品質をチェックする必要があります。リンクの品質を解析する1つの方法はワーストケースの擬似ランダムビットシーケンス(PRBS)のパターンに対するアイダイアグラムを生成することです。アイダイアグラムは過剰反射、インピーダンスミスマッチ、および差動リンクの非理想的終端などのSerDesシステムで起こる可能性のある問題についての多くの情報を提供します。しかし、ビット誤りについても常にチェックすることが必要です。

MAX9257/MAX9258 SerDesのチップセットはユーザーがリンクの品質をチェックして、所定の時間、ビットパターン、およびデータ転送速度でどのくらい多くのビット誤りが記録されたかを決定することが可能な内部PRBS機能を備えています。このアプリケーションノートはビット誤り解析についてのこの内部PRBS試験機能を使うMAX9257/MAX9258の評価キット(EV)の設定の方法を詳述して0.5mと2mのシールドケーブルに対する試験結果を比較します。

このアプリケーションノートは読者がMAX9257/MAX9258のEVキット(図1)を熟知してそれを所有していると仮定しています。このチップセットのデータシートとEVキットはマキシムのウェブサイトから入手可能です。

Figure 1a. MAX9257/MAX9258 EV kit with JAE cable link locked.
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図1a. JAEケーブルリンクをロックしたMAX9257/MAX9258のEVキット。

Figure 1b. MAX9257/MAX9258 EV kit with JAE cable link unlocked/in error (the link is severed)
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図1b. JAEケーブルリンクをアンロック/エラー(リンクは切断されています)としたMAX9257/MAX9258のEVキット。

試験手順を始めるために、以下に示すガイドラインに従って、EVキットの電源を投入してソフトウェアをスタートしてください。
  1. すべてのジャンパがそのデフォルト位置に設定されていることを確認します。デフォルトのシャントの位置はMAX9257/MAX9258のEVキットに同梱されたマニュアルの表1を参照してください。
  2. EVキットボードの両側にある5VとGNDパッドに5V電源を接続します。すべての接続が行われ、すべてのジャンパ位置の確認が終わるまで電源はオフになったままにします。
  3. JAEケーブルをJ2とJ7間に接続します。
  4. USBケーブルをPCとJ3 (J8でないことに注意)間に接続します。
  5. MAX9257/MAX9258のEVキットソフトウェアの最新版をダウンロードします。
  6. INSTALL.EXEプログラムをお使いのコンピュータで実行して、MAX9257/MAX9258のEVキットソフトウェアをインストールします。プログラムファイルがコピーされてWindows®のスタートメニューにアイコンが作られます。
  7. スタートメニューの中のそのアイコンを開いてMAX9257_8 Evaluation Kitプログラムをスタートします。
  8. ECUでMAX9257をウェークアップさせるかを質問されたら、Yesボタンをクリックします。すると、このソフトウェアのメインウィンドウが図2に示すように現れます。

    Figure 2. On the start-up screen, click on <b>ECU Wakes Up MAX9257</b> button to wake up the serializer. Ensure that your EV kit is connected by checking the comment in the lower left corner of the start-up screen.
    画像の拡大    (PDF, 4kB)
    図2. 起動スクリーンでECU Wakes Up MAX9257ボタンをクリックすると、シリアライザがウェイクアップします。EVキットが接続されているかどうかを確認するために起動スクリーンの左下の隅をチェックしてください。
  9. Hardware Connectedのメッセージがソフトウェアのメインウィンドウのステータス・バー(左下の隅)に表示されていることを確認します。これが表示されていると、EVキットは正しく接続されています。
  10. ECU ControlタブシートのECU Wakes Up MAX9257ボタンをクリックします。
  11. 次にCamera ControlタブをクリックしてデフォルトモードのEVキットの起動クロック周波数(PCLK = PRATE = 30MHz)を確認します。(図3を参照してください。)

    Figure 3. <b>Camera Control</b> tab sheet depicts the default clock frequency of 30MHz (the basis for this application note).
    画像の拡大    (PDF, 6kB)
    図3. Camera Controlのタブシートは30MHzのデフォルトクロック周波数を示しています(このアプリケーションノートの基本になっています)。

  12. Enable PCLK_IN/HSYNC_IN/VSYNC_INボタンをクリックし、LOCK表示LED (D1)が点灯していることを確認します。点灯(緑)している場合は、システムがロックしていることを意味します(図1bを参照)。
  13. クロック周波数を確認したら、Deserializer MAX9258タブをクリックしてDeserializer MAX9258タブシートに移ります(図4)。

    Figure 4. <b>Deserializer MAX9258</b> tab sheet shows the MAX9258 register setup for continuous PRBS mode.
    画像の拡大    (PDF, 6kB)
    図4. Deserializer MAX9258のタブシートは連続PRBSモードにするためのMAX9528のレジスタ設定が示されています。

  14. Read MAX9258 & 9257をクリックしてMAX9258とMAX9257のすべてのレジスタを読み取ります。
  15. 例えば、レジスタ00はMAX9258とMAX9257の両方に対して設定します。PRBSとBER試験をずっと行うために、10ビットパターン幅が選択されています。PWIDTHを000 (10ビット)に設定してReg00の右側のWriteボタンをクリックします。
  16. 30MHzの並列データレート(PRATE; serializer)の場合、シリアルデータレート(SRATE; deserializer)はレジスタ00で200Mbpsから400Mbpsに変更する必要があり、ます。この変更のためにはSRATEを10に設定してReg00の右側にあるWriteボタンをクリックします。
  17. MAX9258のレジスタ03とMAX9257のレジスタ03の両方をETOCNTドロップダウンリストから選択してETOCNTを1001に設定します。その後、Reg03の右側のWriteボタンをクリックします。
  18. CTOドロップダウンメニューの選択によってMAX9258のレジスタ07とMAX9257のレジスタ08の両方のCTOを100に設定してReg07の右側にあるWriteボタンをクリックします。
  19. 次に、Reg04のPRBSENのドロップダウンメニューからEnableを選択してPRBSモードをイネーブルにし、その後、Reg04の右側にあるWriteボタンをクリックします。
  20. Serializer MAX9257タブをクリックしてSerializer MAX9257タブシートに移ります(図5を参照)。

    Figure 5. The <b>Serializer MAX9257</b> tab sheet provides the MAX9257 register setup for continuous PRBS mode.
    画像の拡大    (PDF, 6kB)
    図5. Deserializer MAX9257のタブシートは連続PRBSモードにするためのMAX9527のレジスタ設定が示されています。

  21. Reg04のPRBSENのドロップダウンメニューからEnableを選択してPRBSモードをイネーブルにし、その後、Reg04の右側にあるWriteボタンをクリックします。
  22. Reg09から所望のPRBS長を選択します。このアプリケーションノートでは連続PRBSモードが選択されました。永久PRBSモードにするためにPRBSLENを1111に設定してReg09の右側のWriteボタンをクリックします。このモードはEVキットの電源をオフにしてソフトウェアをリセットすることのみで終了出来る事に注意してください。
  23. SERENドロップダウンメニューを選択してReg04の右側にあるWriteボタンをクリックしてMAX9257のSERENビットをイネーブルにします。

このボードの評価中は波形のチェックにマルチチャネルオシロスコープを使用してください。必要とするトリガーを選択すると、1回の送信/受信シーケンスとリンクに送信されたデータを観測することができます。

このアプリケーションノートでは0.5mと2mのケーブル長で2種の分解能レート(10ビットと12ビット)でBER試験が行われました。これらのBER試験(MAX9257/MAX9258の内蔵BER試験設定を使用する)に加えて、デシリアライザリンクの信号品質がアイダイアグラム測定(連続PRBSモードに対してのみは図6と7を参照)によって監視および記録されました。

Figure 6. Permanent PRBS mode—eye diagram, JAE connector 0.5m.
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図6. 永久PRBSモード—アイダイアグラム、JAEコネクタ0.5m。

Figure 7. Permanent PRBS mode—eye diagram, JAE connector 2m.
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図7. 永久PRBSモード—アイダイアグラム、JAEコネクタ2m。

前に述べたケーブルと分解能条件によるBER試験に対して、このEVキットの内蔵BER試験器は異なったPRBSパターン長で利用されました。Deserializer MAX9258のタブシート上のReg12の内容は個々に設定されたPRBSパターン長の各動作の間に記録されたビット誤り数をチェックするためにポーリングすることができます(PRBSERRセルの右側にあるReadボタンをクリックします)。

表1と2は0.5mと2mのJAEケーブルで30MHzの伝送クロックとした10ビットと12ビットのパターン長に対するBER試験の結果が示されています。

表1．0.5mケーブルに対する10および12ビットの分解能
10-Bit Resolution   12-Bit Resolution
PRBS Pattern Length (m) Shielded Errors   PRBS Pattern Length (m) Shielded Errors
221 0.5 Yes 0   221 0.5 Yes 0
222 0.5 Yes 0   222 0.5 Yes 0
223 0.5 Yes 0   223 0.5 Yes 0
224 0.5 Yes 0   224 0.5 Yes 0
225 0.5 Yes 0   225 0.5 Yes 0
226 0.5 Yes 0   226 0.5 Yes 0
227 0.5 Yes 0   227 0.5 Yes 0
228 0.5 Yes 0   228 0.5 Yes 0
229 0.5 Yes 0   229 0.5 Yes 0
230 0.5 Yes 0   230 0.5 Yes 0
231 0.5 Yes 0   231 0.5 Yes 0
232 0.5 Yes 0   232 0.5 Yes 0
233 0.5 Yes 0   233 0.5 Yes 0
234 0.5 Yes 0   234 0.5 Yes 0
235 0.5 Yes 0   235 0.5 Yes 0

表2．2mケーブルに対する10および12ビットの分解能
10-Bit Resolution   12-Bit Resolution
PRBS Pattern Length (m) Shielded Errors   PRBS Pattern Length (m) Shielded Errors
221 2 Yes 0   221 2 Yes 0
222 2 Yes 0   222 2 Yes 0
223 2 Yes 0   223 2 Yes 0
224 2 Yes 0   224 2 Yes 0
225 2 Yes 0   225 2 Yes 0
226 2 Yes 0   226 2 Yes 0
227 2 Yes 0   227 2 Yes 0
228 2 Yes 0   228 2 Yes 0
229 2 Yes 0   229 2 Yes 0
230 2 Yes 0   230 2 Yes 0
231 2 Yes 0   231 2 Yes 0
232 2 Yes 0   232 2 Yes 0
233 2 Yes 0   233 2 Yes 0
234 2 Yes 0   234 2 Yes 0
235 2 Yes 0   235 2 Yes 0


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