[发明专利]用于数据链路层的并行自测试装置及其方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到通信传输领域，特指一种用于数据链路层的并行自测试装置及其方法。

背景技术

目前，各种高速数据通信协议都是基于层次化的报文传输协议。互连通信协议如：QuickPath Interface、HyperTransport、PCI-Express、Infiniband都是基于此技术的实例。一种典型的传输协议从上而下分别是软件层、处理层、数据链路层（简称为链路层）和物理层，每个层次都包含发送端和接收端，并且各个层次实现相对独立，易于重用或升级。在通信协议的物理层中，基于点对点的高速串行通信技术广泛应用于系统内部芯片间或者处理器间的互连，采用的通信链路通常包含多条独立的物理传输通道以提高传输带宽。每条物理传输通道包含收、发两个方向，可以实现双向数据同时传输，称为收发器。

高速串行收发器具有极高的传输速度和相对的独立性，在外部接口上直接捕获输出信号具有很大困难，通常会被封装为独立IP，且内置针对一条传输通道的内建自测试电路。内建自测试（BIST-build-in self test）技术是一种将可测试性直接设计到芯片里的技术，在芯片内部有自行产生信号，自行检测信号的能力。内建自测试不仅可以指导高速收发器的设计，而且是评估收发器通信信号质量的重要依据。

目前，各种高速数据通信协议都是基于层次化的传输协议。如图1所示，为一种典型的基于点对点的高速串行传输协议层次示意图。该传输协议从上而下分别是软件层、处理层、数据链路层（简称为链路层）和物理层，各个层次实现相对独立，易于重用或升级。其中，每个层次都可以分为发送端（发送模块）和接收端（接收模块），分别负责报文/数据的发送和接收。

软件层用来实现与用户接口、配置和中断处理等。

处理层用来负责数据报文组织、路由等功能。

数据链路层用来实现报文的可靠传输，可靠性传输通过CRC检错和重传机制实现，与具体采用的物理通道类型和通道数量无关。数据链路层中的逻辑分为三大部分，分别是发送模块、接收模块和控制模块。数据链路层的发送模块接收处理层发送的数据报文，添加可靠传输所需的额外信息，如序列号、CRC，并且通常使用重传机制，另外链路层还生成链路层控制报文，在相互通信的链路两端进行信息交互。链路层数据报文和控制报文经过多路复用向下层传输报文。数据链路层的接收模块则把从下层接收的报文进行多路分解，还原为链路层数据报文和控制报文，检查报文是否出错，如通过序列号和CRC校验。链路状态是物理层给出的就绪信号，表示物理层是否已经准备好向链路层提供服务。数据链路层的控制模块收集发送、接收模块送来的信息，如序列号、CRC校验结果，通过发送仲裁控制发送模块中报文的发送类型，如是否允许发送链路层数据报文、是否启动重传、是否发送链路层控制报文。

物理层用来实现数据流在实际物理链路的高速传输，向上服务于数据链路层，向下连接各种传输媒介（称为物理链路，或者简称链路），可以采用不同的传输介质和通道宽度。图中的物理链路包含N条通道。物理层发送模块把数据链路层发送的报文按字节拆分，分配到多个传输通道中，接收模块则把各传输通道接收到的数据进行字节组装，然后提交给上层。

通常生产厂商在物理层的各通道上已经内置了BIST测试装置，BIST测试位于字节拆分之下，只针对一条物理通道进行测试，而没有提供对绑定后的多通道进行并行测试。BIST测试装置通常包含BIST控制、BIST测试模式产生器和BIST输出响应分析器。BIST控制负责接收用户指令，启动或者停止BIST测试模式产生器和BIST输出响应分析器。用户指令可能来自EEPROM、FLASH、各种总线输入等。BIST控制接收到测试启动信号后，启动BIST测试模式产生器和BIST输出响应分析器；BIST控制接收到测试停止信号后，停止BIST测试模式产生器和BIST输出响应分析器。BIST测试模式产生器输出的数据与经过字节拆分的数据通过多路复用共用传输通道。BIST测试模式发生器产生输出测试序列给被测通道，BIST测试模式发生器可以是硬件电路ROM、LFSR(Linear Feedback Shift Register)、二进制计数器、改进计数器、ROM与LFSR缎合电路及细胞自动机等，这些序列可以是穷举测试序列、伪穷举测试序列、伪随机测试序列(PRBS)、加权伪随机测试序列、细胞自动生成序列。实际电路中通常用LFSR产生穷举测试序列和伪随机测试序列。BIST输出响应分析器接收通道在测试序列下产生的输出结果，并将该结果进行相应处理作出相应的故障诊断和定位。