В этом примере показано, как создать типовые модели Universal Serial Bus версии 3.1 (USB3.1) передатчика и приемника IBIS-AMI с использованием библиотечных блоков в SerDes Toolbox™. Сгенерированные модели соответствуют спецификациям IBIS-AMI и USB3.1.
Первая часть этого примера настраивает архитектуру модели AMI целевого передатчика и приемника с помощью блоков datapath, необходимых для USB3.1 в приложении SerDes Designer. Модель затем экспортируется в Simulink ® для дальнейшей индивидуальной настройки.
Этот пример использует usb3_1_txrx_ami модели SerDes Designer. Введите следующую команду в командном окне MATLAB ®, чтобы открыть модель:
>> serdesDesigner('usb3_1_txrx_ami')
Соответствующий USB3.1 передатчик использует 3-контактный прямой эквалайзер (FFE) с одним предконтактом и одним постконтактом. Модель приемника использует линейный эквалайзер непрерывного времени (CTLE) с семью предопределенными настройками и эквалайзер обратной связи с 1 контактом (DFE). Для поддержки этого строения система SerDes настраивается следующим образом:
Значение Symbol Time устанавливается равным 100 ps, поскольку максимально допустимая USB3.1 рабочая частота составляет 10 ГГц.
Значение BER целевого значения устанавливается равным 1e-12, как указано в спецификации USB3.1.
Выборки на символ, модуляцию и сигнализацию сохраняются на значениях по умолчанию, которые являются соответственно 16, NRZ (невозврат в нуль) и дифференциальными.
Блок Tx FFE настраивается для одного пред- и одного постконтакта путем включения трех весов касания, как указано в спецификации USB3.1. Это делается с массивом [0 1 0], где основное касание задается самым большим значением в массиве.
Модель Tx AnalogOut настроена так, чтобы Напряжение было 1,00 В, Время нарастания было 60 ps, R (сопротивление выхода с одним концом) было 50 Ом, и C (емкость) было 0,5 pF.
Потеря канала установлена на 15dB.
Дифференциальное сопротивление поддерживается на уровне по умолчанию 100 Ом.
Целевая частота устанавливается на частоту Nyquist, 5 ГГц.
Модель Rx AnalogIn настроена так, что R (сопротивление входа с одним концом) составляет 50 Ом и C (емкость) составляет 0,5 пФ.
Блок Rx CTLE настраивается для 7 строений. Матричные данные GPZ (Gain Pole Zero) получают из передаточной функции, заданной в спецификации USB3.1 Behavioral CTLE.
Блок Rx DFE/CDR настроен для одного контакта DFE. Пределы для касания определяются спецификацией USB3.1: +/-50 mV.
Используйте графики SerDes Designer, чтобы визуализировать результаты настройки USB3.1.
Добавьте график BER из ADD Plots и наблюдайте результаты.
Измените параметр Rx CTLE Mode с adapt на fixed и измените значение параметров ConfigSelect от 6 до 0 и наблюдайте, как это меняет глаз данных.
Прежде чем продолжить, сбросьте значение Rx CTLE Mode назад в adapt. Сброс значения здесь позволит избежать необходимости снова устанавливать его после экспорта модели в Simulink.
Нажмите кнопку Экспорт, чтобы экспортировать вышеуказанное строение в Simulink для дальнейшей индивидуальной настройки и генерации исполняемых файлов модели AMI.
Вторая часть этого примера берет систему SerDes, экспортированную приложением SerDes Designer, и настраивает ее по мере необходимости для USB3.1 в Simulink.
Система SerDes, импортированная в Simulink, состоит из блоков Configuration, Stimulus, Tx, Analog Channel и Rx. Все настройки из приложения SerDes Designer перенесены в модель Simulink. Сохраните модель и проверьте каждую настройку блока.
Дважды кликните блок Configuration, чтобы открыть диалоговое окно Параметры Блоков. Значения параметров для Symbol Time, Samples per symbol, Target BER, Modulation и Signaling переносятся из приложения SerDes Designer.
Дважды кликните блок Simulus, чтобы открыть диалоговое окно Параметры Блоков. Можно задать порядок PRBS (псевдослучайная двоичная последовательность) и количество символов для моделирования. Этот блок не переносится из приложения SerDes Designer.
Дважды кликните блок Tx, чтобы заглянуть внутрь подсистемы Tx. Подсистема имеет блок FFE, перенесенный из приложения SerDes Designer. Блок Init также введен, чтобы смоделировать статистический фрагмент модели AMI.
Дважды кликните блок Analog Channel, чтобы открыть диалоговое окно Параметры Блоков. Значения параметров Target frequency, Loss, Impedance и Tx/Rx Analog Model переносятся из приложения SerDes Designer.
Дважды кликните блок Rx, чтобы заглянуть в подсистему Rx. Подсистема имеет блоки CTLE и DFECDR, перенесенные из приложения SerDes Designer. Блок Init также введен для моделирования статистического фрагмента модели AMI.
Запустите модель, чтобы симулировать систему SerDes.
Сгенерированы два графика. Первый - это live временного интервала (GetWave) глазковой диаграммы, который обновляется во время работы модели.
После завершения симуляции второй график содержит представления статистических (Init) и временных интервалов (GetWave), аналогичных тому, что доступно в приложении SerDes Designer.
Внутри подсистемы Tx дважды нажатие кнопки блок FFE, чтобы открыть диалоговое окно FFE Параметры Блоков.
Разверните параметры IBIS-AMI, чтобы показать список параметров, которые будут включены в модель IBIS-AMI.
Отмените выбор параметра Mode, чтобы удалить этот параметр из файла AMI, фактически жестко кодируя текущее значение Mode в окончательной модели AMI в Fixed.
Внутри подсистемы Rx дважды нажатие кнопки блок CTLE, чтобы открыть диалоговое окно Параметры блоков CTLE.
Данные по нулю полюса усиления переносятся из приложения SerDes Designer. Эти данные получают из передаточной функции, заданной в спецификации USB3.1 Behavioral CTLE.
Режим CTLE установлен в Adapt, что означает, что алгоритм оптимизации, встроенный в системный объект CTLE, выбирает оптимальное строение CTLE во время исполнения.
Внутри подсистемы Rx дважды нажатие кнопки блок DFECDR, чтобы открыть диалоговое окно DFECDR Block Parameters.
Разверните параметры IBIS-AMI, чтобы показать список параметров, которые будут включены в модель IBIS-AMI.
Отмените выбор параметров смещение и Reference offset, чтобы удалить эти параметры из файла AMI, фактически жестко кодируя эти параметры до их текущих значений.
Финальная часть этого примера берет настроенную модель Simulink, изменяет параметры AMI для USB3.1, затем генерирует совместимые USB3.1 IBIS-AMI исполняемые файлы модели, IBIS и AMI файлы.
Откройте диалоговое окно Параметров блоков для блока Configuration и нажмите кнопку SerDes IBIS-AMI Manager. Во вкладке IBIS в диалоговом окне SerDes IBIS-AMI manager значения аналоговой модели преобразуются в стандартные параметры IBIS, которые могут использоваться любым промышленным стандартным симулятором. Во вкладках AMI-Tx и AMI-Rx в диалоговом окне менеджера SerDes IBIS-AMI сначала перечисляются зарезервированные параметры, далее указываются специфические для модели параметры, следующие за форматом типового файла AMI.
Чтобы добавить параметры Jitter для модели Tx, на вкладке AMI-Tx нажмите Reserved Parameters... Чтобы открыть диалоговое окно Tx Add/Remove Jitter & Noise, выберите Tx_Dj и Tx_Rj поля и нажмите OK, чтобы добавить эти параметры в раздел Reserved Parameters файла Tx AMI. Следующие области значений позволяют вам тонко настроить значения дрожания, чтобы соответствовать требованиям USB3.1 маски дрожания.
Выберите Tx_Dj, затем щелкните Изменить... для вызова диалогового окна Add/Edit AMI Parameter.
Установите Текущее значение равным 0.0.
Измените тип на UI.
Измените формат на Range.
Установите значение Typ равным 0.
Установите значение Min равным 0.
Установите значение Max на 0.17
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Выберите Tx_Rj, затем щелкните Изменить... для вызова диалогового окна Add/Edit AMI Parameter.
Установите Текущее значение равным 0.0.
Измените тип на UI.
Измените формат на Range.
Установите значение Typ равным 0.
Установите значение Min равным 0.
Установите значение Max на 0.012
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Чтобы добавить параметры Jitter для модели Rx, на вкладке AMI-Rx нажмите Reserved Parameters... Чтобы открыть диалоговое окно Rx Add/Remove Jitter & Noise, выберите Rx_Receiver_Sensitivity, Rx_Dj и Rx_Rj поля и нажмите OK, чтобы добавить эти параметры в раздел Reserved Parameters файла Rx AMI. Следующие области значений позволяют вам тонко настроить значения дрожания, чтобы соответствовать требованиям USB3.1 маски дрожания.
Выберите Rx_Receiver_Sensitivity, затем щелкните Изменить... для вызова диалогового окна Add/Edit AMI Parameter.
Установите Текущее значение равным 0.025
Измените формат на Range.
Установите значение Typ равным 0. 025
Установите значение Min равным 0. 015
Установите значение Max на 0.100
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Выберите Rx_Dj, затем щелкните Изменить... для вызова диалогового окна Add/Edit AMI Parameter.
Установите Текущее значение равным 0.0.
Измените тип на UI.
Измените формат на Range.
Установите значение Typ равным 0.
Установите значение Min равным 0.
Установите значение Max на 0.3
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Выберите Rx_Rj, затем щелкните Изменить... для вызова диалогового окна Add/Edit AMI Parameter.
Установите Текущее значение равным 0.0.
Измените тип на UI.
Измените формат на Range.
Установите значение Typ равным 0.
Установите значение Min равным 0.
Установите значение Max на 0.015
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Выберите вкладку Экспорт в диалоговом окне SerDes IBIS-AMI manager.
Обновите имя модели Tx на usb3_1_tx
Обновите имя модели Rx на usb3_1_rx
Обратите внимание, что процент углов Tx и Rx установлен на 10%. Это приведет к масштабированию значений угла аналоговой модели min/max на +/-10%.
Проверьте, что Dual модель выбрана как для Tx, так и для Rx. Это создаст исполняемые файлы модели, которые поддерживают как статистический (Init), так и временной интервал (GetWave) анализ.
Установите биты модели Tx, чтобы игнорировать значение 3, так как в Tx FFE есть три отвода.
Установите биты модели Rx, чтобы игнорировать значение 20000, чтобы позволить достаточное время, чтобы тапы Rx DFE рассчитывались во время симуляций временного интервала.
Проверьте, что для Tx и Rx задано значение Export и что для генерации были выбраны все файлы (IBIS-файл, AMI-файлы и DLL-файлы).
Установите имя файла IBIS таким usb3_1_serdes.ibs
Нажмите кнопку Export, чтобы сгенерировать модели в директории Target.
Модели USB3.1 передатчика и приемника IBIS-AMI теперь полны и готовы к тестированию на любом промышленном стандартном симуляторе модели AMI.
[1] USB, https://www.usb.org.
[2] Спецификация IBIS 6.1, https://ibis.org/ver6.1/ver6_1.pdf.
[3] Статья основы знаний Поддержка: USB-3.1, https://sisoft.na1.teamsupport.com/knowledgeBase/8977326.
CTLE | DFECDR | FFE | SerDes Designer
