BCM53125S千兆以太网测试指导书

1 概述

1.1 目的

规范和指导硬件研发人员和测试人员测试千兆以太网用户接口特性。

1.2 参照标准

参照IEEE802.3-2000规范。

1.3 适用范围

本指导书适用于公司内部所有带1000BASE-T千兆以太网接口的终端产品。

1.4 测试目的

（1） 验证千兆以太网接口设计是否符合标准；

（2） 通过进行以太网兼容性和一致性，保证各种不同设备间良好互通。

1.5 测试内容及说明

1、 测试mode1:模板测试、峰值电压测试、衰落测试

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，如图1所示。目的是为了验证：

① 接口有否驱动足够的能量将信号传送100米距离；

② 上升时间是否足够快得以实现快速的数据交换；

③ 接口有否发射过多的EMI，超过FCC Class A的要求；

④ 信号是否对称，即A与B，C与D是否对称；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。

图1 模式1各点对应图

2、 测试mode2:主模式抖动

3、 测试mode3:从模式抖动

4、 测试mode4:波形失真测试

1.6 测试设备

（1） 示波器一台（LeGroy 7300A/6020，支持千兆以太网测试)；

（2） 以太网测试夹具一个；

（3） 电脑1台、串口板1pcs及串口线1pcs（用于通过串口修改PHY寄存器以工作在测试模式）；

（4） 被测单板（确保单板处于正常工作状态）；

2 测试原理

2.1 测试原理

1000BASE-T的物理层包括PCS和PMA子层，通过GMII接口和MAC层相连，通过MDI接口和对端物理层相连。MDI接口包括BI DA+/-、BI DB+/-、BI DC+/-、BI DD+/-共8根线，同时收发数据，每根线传输125M，采用4D-PAM5编码方式。

1000M信号质量的测试采用修改PHY寄存器的方法使得PHY强制工作在测试模式来进行测试。四种测试模式的设定通过改写MII寄存器9[15:13]来进行设定。这个标准测试寄存器在IEEE802.3 条款 40.6中被定义，如图2所示。

图2

3 操作步骤及规范要求

3.1 千兆以太网测试操作步骤

千兆以太网测试操作步骤主要包括三大步骤：

1）搭建好测试环境如图7和图8所示；

2）设置好PHY工作在测试模式下；

以使用Realtek8367R-GR SWITCH芯片方案为例，

LAN1口设置在测试模式1，通过串口输入命令

LAN1口设置在测试模式2，通过串口输入命令

LAN1口设置在测试模式3，通过串口输入命令

LAN1口设置在测试模式4，通过串口输入命令

（3）选择相应的模板（Mode1 Transmit Wform、Mode2 w/o clk master jitter、Mode3 clk slave jitter和Mode4 Distortion）

图7

图8

3.2 测试前参数设置

按照图7和图8搭建好测试环境，需要如下几步操作才能开始测试：

1） 示波器设置恢复默认值：选择主菜单栏：File/Recall Setup，然后点击Recall Default Setup中的“Recall Default”。

2） 设置各测试通道Coupling选框中设置通道耦合方式为“DC 50Ω”（示波器6020默认耦合方式为“DC 50Ω”，其它示波器默认耦合方式为“AC 1M”）；

3） 在主菜单栏中，选择以太网测试模板：Analysis/Ethernet Tests…

4） 完成3）之后，出现如下界面，需要设置如下：

a) 选择Select Standard中的千兆以太网测试1000Base-T；

b) 选中Differential Data on 2 channels复选框；

c) 在数据源Source for + Data和Source for - Data中，分别选择测试使用的通道C1和C2（如果测试选用通道C3、C4，则数据源选择C3、C4）。

5） 可以在Select Test中选择千兆以太网测试内容，依次进行测试；

6） 选择Analysis菜单栏中Pass/Fail Setup…，可以进行采样停止条件设置；

7） 点击Pass/Fail Setup…后，选择“Actions”，然后进行如下设置：

a) 选择Enable Actions复选框：表示启用此条件设置；

b) 以下图片例子中，表示如果所有采样点Pass，则采样3000次停止采样，并且如果中途采样有Fail，那么采样停止Stop（或者选择Save/Stop/Alarm/Pulse/hardcopy均可）。

3.3 模板测试、峰值电压测试、衰落测试

3.3.1 测试步骤

（1）按照图7和图8搭建环境；

（2）通过串口输入命令；

（3）在Select Test中选择 Mode1 Transmit Wform；

（4）然后点击Set Up and Start Test运行按钮，开始测试；

（5）重复以上步骤，遍历CPE所有千兆以太网接口；

图10

3.3.2 测试图片

3.3.3 测试参数和判定依据

测试参数：

P1：（PeakMagA）The absolute value of the peak of the waveform at point A A点波形峰值

P2：（PeakMagB）The absolute value of the peak of the waveform at point B B点波形峰值

P3：（PeakMagC）The absolute value of the peak of the waveform at point C C点波形峰值

P4：（PeakMagD）The absolute value of the peak of the waveform at point D D点波形峰值

P5：（AvgAB）0.5 times the average of the absolute values of the peaks of the waveform at points A

and B A、B两点波形峰值平均值的0.5倍

P6：（DroopFG）The magnitude of the negative peak value of the waveform at point G, shall be greater than 73.1% of the magnitude of the negative peak value of the waveform at point F（Point G is defined as the point exactly 500 ns after point F）. G点峰值对F点峰值的衰落

P7：（DroopHJ）The magnitude of the negative peak value of the waveform at point J, shall be greater than 73.1% of the magnitude of the negative peak value of the waveform at point H（Point J is defined as the point exactly 500 ns after point H）. J点峰值对H点峰值的衰落

判定依据：

P1：0.67V~0.82V

P2：0.67V~0.82V

P3：P3-P5<+/-2%

P4：P4-P5<+/-2%

P6：>73.1%

P7：>73.1%

3.4 主模式抖动测试

3.4.1 测试步骤

（1）按照图7和图8搭建环境；

（2）通过串口输入switch_test –wp 0 9 0x4000，使PHY工作在测试模式2，如图11所示；

（3）在Select Test中选择 Mode2 w/o clk Master Jitter

（4）然后点击Set Up and Start Test运行按钮，开始测试；

（5）测试次数为1000次以上；

（6）重复以上步骤，遍历CPE所有千兆以太网接口；

图12

3.4.2 测试图片

3.4.3 测试参数和判定依据

测试参数：

P2：（PkPkClkJit）the peak to peak value of the MASTER TX_TCLK jitter relative to an unjittered reference 主模式发送时钟不过滤抖动值

P3：（PkPkFitJit）the peak to peak value of the MASTER TX_TCLK jitter filtered by a high-pass filter

主模式发送时钟过滤抖动值

判定依据：

P2：≤1.4ns

P3：≤300ps

3.5 从模式抖动测试

3.5.1 测试步骤

（1）按照图7和图8搭建环境；

（2）通过串口输入命令，使PHY工作在测试模式3

（3）在Select Test中选择 Mode3 w/o clk Slave Jitter；如图14所示；

（4）然后点击Set Up and Start Test运行按钮，开始测试；

（5）测试次数为1000次以上；

（6）重复以上步骤，遍历CPE所有千兆以太网接口；

图14

3.5.2 测试图片

3.5.3 测试参数和判定依据

测试参数：

P1：（PkPkClkJit）the peak to peak value of the SLAVE TX_TCLK jitter relative to MASTER TX_TCLK从模式发送时钟不过滤抖动值

P2：（PkPkFiltSlv）the peak to peak value of the SLAVE TX_TCLK jitter filtered by a high-pass filter从模式发送时钟过滤抖动值

判定依据：

P1：≤1.4ns

P2：≤400ps

3.6 波形失真测试

3.6.1 测试步骤

（1）按照图7和图8搭建环境；

（2）通过串口输入命令；

（3）在Select Test中选择 Mode4 w/o clk Slave Jitter；如图16所示；

（4）然后点击Set Up and Start Test运行按钮，开始测试；

（5）测试次数为1000次以上；

（6）重复以上步骤，遍历CPE所有千兆以太网接口；

图16

3.6.2 测试图片

3.6.3 测试参数和判定依据

测试参数：

P1：（Dstr）Transmitter Distortion传输波形失真

判定依据：

P1：≤10mV

4 命令详解

初始化命令：

# /etc/mdk

MDK.0> 1:

第一个LAN口：

MDK.1> phy 0 0 0 0x0040

MDK.1> phy 0 0 0x18 0x0007

MDK.1> phy 0 0 0x09 0x2F00

其中2F00表示Test1 mode；4F00表示Test2 mode；6F00表示Test3 Mode；8F00表示Test4 Mode

第二个LAN口：

MDK.1> phy 1 0 0 0x0040

MDK.1> phy 1 0 0x18 0x0007

MDK.1> phy 1 0 0x09 0x2F00

其中2F00表示Test1 mode；4F00表示Test2 mode；6F00表示Test3 Mode；8F00表示Test4 Mode

第三个LAN口：

MDK.1> phy 2 0 0 0x0040

MDK.1> phy 2 0 0x18 0x0007

MDK.1> phy 2 0 0x09 0x2F00

其中2F00表示Test1 mode；4F00表示Test2 mode；6F00表示Test3 Mode；8F00表示Test4 Mode

第四个LAN口：

MDK.1> phy 3 0 0 0x0040

MDK.1> phy 3 0 0x18 0x0007

MDK.1> phy 3 0 0x09 0x2F00

其中2F00表示Test1 mode；4F00表示Test2 mode；6F00表示Test3 Mode；8F00表示Test4 Mode

5 附录