作者丨鼎陽科技 唐滿麗

以太網一致性測試

以太網一致性測試是由IEEE（電氣與電子工程師協會）和ANSI（美國國家標準學會）標準規定的。雖然并沒有官方組織來為其一致性測試結果進行認證、頒發證書，但以太網是在當前諸多電子設備中常用的通用設備接口。

所以為了保證各設備間的互操作性，工程師常常會在以太網設備的開發過程中進行以太網一致性測試，確保設備能夠正確地發送和接收以太網幀，與其他以太網設備互操作，并且遵循以太網協議規定的規則。

目前，鼎陽科技SDS7000A系列示波器已支持USB2.0、百兆/千兆工業以太網、百兆/千兆車載以太網一致性分析，隨著8G示波器的發布，未來還將支持如MIPI、DDR2、DDR3等信號的測量，此次我們將重點講解百兆工業以太網（100base-TX）測試。

1、測試工具

完整完成一次百兆以太網一致性測試過程中需要用到的工具分別是：

帶有測試軟件的示波器、測試夾具套裝（包含一本用戶手冊、一個測試夾具、1根15厘米的網線，8個50歐姆端接器、4根SMA線纜、4個BNC轉SMA的轉接頭以及12個跳線帽），還需要一根Type A轉Type B的USB線纜，一根短網線以及一臺鼎陽科技的矢量網絡分析儀。

圖1 測試夾具套裝

FX_ETH夾具主要是為被測物提供合適的連接接口，為探頭提供測試點，引導被測物進入測試狀態。它能夠支持百兆及千兆以太網的一致性分析，可幫助客戶節省成本。

圖2 測試夾具各區域介紹

如圖2所示，整個夾具可分為9個區域，每個區域有不同的功能。最左側的區域0為回波損耗校準區域，可以對網絡分析儀進行開路、短路、負載校準。區域1和6都可以對百兆及千兆以太網進行電氣一致性測試，不過區域1支持使用差分探頭，區域6則支持SMA線纜。

區域3通過使用巴倫器實現差分信號到單端信號的轉換，用以回波損耗測試，區域3、區域4及區域7均是千兆以太網的測試區域。區域5能夠支持將示波器作為 link Partner，誘導被測設備（DUT）進行發包測試，區域8則是專門的跳線帽存儲區，可以存儲12個跳線帽。

2、測試軟件

鼎陽科技的以太網電氣一致性分析軟件是依據IEEE802.3u和ANSI X3.263-1995規范而推出的解決方案。該分析軟件可控制示波器自動完成測試，圖形化操作指導簡化了測量過程，可靈活配置測試項目，測試報告記錄了整個測量結果，包括測試數值及測試波形的截圖。

點擊分析、一致性分析，選擇協議類型為百兆以太網，而后點擊ON，可以看到一致性測試功能分為三大部分，測試項配置、結果查看以及報告生成設置。

圖3 一致性測試功能界面

在測試項配置中，測試流程分為設置、測試項選擇、配置、連接、啟動測試、結果這六個步驟。

圖4 測試項配置窗口

設置中可選擇調出以往保存過的配置，可調出上一次使用的配置，也可保存當前的配置。link Partner的選擇則涉及到發包，IEEE802.3 規范對百兆以太網一致性測試的各項測試波形有明確要求，要求被測設備能夠根據測試項目提供對應的波形以供測試，而被測設備可以選擇主動發包提供測試波形，也可以選擇誘導發包，被誘導發出空閑測試波形。

對于各類主流的網卡芯片，可以通過修改相關寄存器或使用芯片廠商提供的發包工具。而當被測物無法運行 DOS 或Windows 系統時，則無法控制發包，這時則需要使用誘導發包的方法。

3、誘導發包

誘導發包利用的是百兆以太網的自協商模式，它需要一臺 link Partner 設備。

首先將 link partner的網卡配置為百兆全雙工或半雙工，或主動發送 100M 空閑模式波形，然后將配置好的 link Partner 的以太網口的發送（Tx）信號線連到被測物的接收（Rx）信號線。當被測物接收到 100M 空閑模式波形后會返回同樣的波形，此時將被測物（Tx）信號線發送的信號通過測試夾具送到示波器中進行測試即可。

圖5 link Partner 誘導發包連接示意圖

為了測試更加方便，我們可以直接選擇SDS7000A為link Partner。由于選擇的發包方式不同，所以連接方式也不一樣，我們先來講主動發包。

圖6-1使用的SMA線纜連接，使用的夾具區域6部分，圖6-2使用的差分探頭，使用的夾具區域1部分，夾具上DA到DD端口分別對應網線的4對雙絞線，而DA端口正好接收了被測物發出的100M 空閑模式波形，所以測試百兆以太網時必須選擇DA端口。此外，在使用SMA連接DA端口時，為了讓其他端口阻抗匹配，其他DB-DD端口需要接50歐姆端接。

圖6-1 主動發包下使用SMA線纜連接示意圖

圖6-2 主動發包下使用有源差分探頭連接示波器

下面是SDS7000A作為link Partner實行誘導發包，都是使用夾具的區域5部分，圖7-1使用的SMA線纜，圖7-2使用差分探頭。

有兩點需要注意，第一點，示波器側面板接口中有兩個LAN接口，誘導發包時必須使用短網線將下面這個LAN接口與夾具相連， 第二點，用差分探頭連接之后，還必須使用兩個50Ω端接連接在區域5剩下的兩個SMA端口上，對被測物的發送（TX） 信號線做 100Ω 終端匹配，否則會產生信號泄露，造成失真。

圖7-1 SDS7000A為link Partner下的SMA線纜連接

圖7-2 SDS7000A為link Partner下的有源差分探頭連接

4、測試項配置

繼續看測試流程，下一項是測試項選擇，其中括號中是指各個測試項目所參考的標準，可選擇其中單項或者多項進行測試。

圖7 測試項選擇界面

接著是配置，由于百兆以太網的大多測試項都需要選擇使用的探頭類型以及示波器的信源，所以將這兩項專門提取出來作為基礎項進行配置，需要注意的是這里的單端輸入指的是SMA線纜而不是單端探頭。

圖8 基礎配置界面

除去基礎配置外，部分項還需要額外進行選擇，比如模板系數、被測試信號的脈沖寬度等

下一步是連接，SDS7000A會顯示測試時的接線圖以及文字說明。

圖9 100base-TX連接說明界面

如果選擇了多個測試項，則會優先顯示第一項測試項的連接指南，如果后一項測試項的接線圖與前一項測試項接線方式不同，接線圖會在前一項測試項結束后有單獨的頁面彈窗提示。

下一個流程是啟動測試，在測試過程中出現失敗的情況可以選擇是繼續測試還是直接中止。最后一個流程是結果，我們也可以直接點擊“結果查看”。

圖10 啟動測試界面

圖11 結果查看界面

5、總結

以太網是在當前諸多電子設備中常用的通用設備接口，百兆以太網一致性測試的主要目的是確保協議的正確實現以及不同通信設備之間的正確互聯。

本文展示了鼎陽科技的百兆以太網測試工具及測試軟件，并介紹了以SDS7000A為link Partner進行誘導發包的步驟，展示了完整的測試項配置流程，希望在測試測量中能對大家有所幫助。

下一期我們將分享以交換機為被測物的百兆以太網測試實操過程，敬請期待~

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