PCIe高速总线技术趋势及测试解决方案（下）

        在上一篇内容我们探讨了PCIe的技术内核、多元应用场景与未来发展趋势，这一篇我们将聚焦技术落地的关键环节，即保障PCIe设备稳定运行、性能达标所需的核心测试设备，以及测试解决方案。

一、PCIe协议分析仪的功能和应用

        随着PCIe技术的不断发展，PCIe协议分析仪在保障系统性能和稳定性方面发挥着至关重要的作用。PCIe协议分析仪是一种专门用于捕获、解码和分析PCIe总线通信数据的工具，其应用场景贯穿PCIe设备全生命周期，从研发调试到售后维护均不可或缺，且功能围绕协议解析、问题定位、性能优化等核心需求展开。它就像是PCIe系统的“听诊器”，能够深入探测系统运行时的各种“声音”（数据传输情况），帮助工程师发现潜在的问题，优化系统性能。

        PCIe协议分析仪功能丰富，涵盖多方面关键能力：

        1）全层级数据包解码：支持从PCIe 1.0到PCIe 6.0的协议解码，不仅能够解析事务层数据包（TLP）、数据链路层数据包（DLLP）和物理层数据包（PLP）等各层数据包，还能兼容NVMe、CXL等基于PCIe的扩展协议，将数据包中的命令、地址、数据载荷等关键信息清晰呈现；
        2）链路状态与参数监测：实时监测链路训练和状态机（LTSSM）状态转换，标识异常状态，监测链路工作状态，分析相关参数和开展眼图分析等，评估信号完整性；
        3）性能参数统计分析：统计不同类型TLP包占比、计算链路有效带宽利用率、测量端到端延迟、分析流量调度和优先级流量占比；

        4）错误注入与容错测试：手动注入错误包，如ECRC错误、Unsupported Request错误等，模拟协议层异常场景，验证设备对PCIe错误的处理能力；

        5）自动化与辅助分析功能：部分高端型号支持多链路同时捕获，有GB级数据跟踪深度，搭配软件可生成报告和自动化测试序列，支持SCPI远程控制和集成脚本实现自动化测试，部分设备还具备数据脱敏功能。

        PCIe协议分析仪在硬件开发与调试等多领域作用重大。在硬件开发与调试时，开发 PCIe设备可借其验证通信是否符合协议规范，如某企业开发NVMe SSD就借此定位并解决了固件问题。性能优化与瓶颈分析方面，它能统计TLP类型占比、计算带宽利用率，测量传输时间戳、计算延迟，进而助力优化，如AI加速卡测试和游戏主机调试。安全审计与漏洞挖掘上，可监测异常行为、防御侧信道攻击，如捕获恶意软件攻击、防止密码芯片侧信道攻击。兼容性与互操作性测试中，能验证设备在不同平台工作情况，测试多设备资源竞争，如解决ARM服务器和自动驾驶系统问题。故障诊断与根因分析时，结合眼图测试定位信号完整性（SI）问题，解析中断请求（INTx/MSI/MSI-X）消息排查软件驱动问题，从而解决数据中心服务器和存储驱动的故障。

二、PCIe高速总线技术的测试解决方案

        随着PCIe技术发展，其速率和复杂度提升，测试工作愈发关键，是确保PCIe设备性能与兼容性的重要环节。在PCIe 6.0中，64GT/s高速率和PAM4调制技术带来性能提升的同时，也引发诸多挑战。

        （1）高速率带来的两大测试核心挑战

        •   信号完整性差：速率越高，信号衰减、干扰越严重，容易出现“传错数据”；

        •   误码率要求高：6.0用PAM4调制后，误码率会升高，需要更精准的测试来控制误差。

        （2）行业内测试方案主要有三类设备做测试

        •   示波器：相当于“信号显微镜”，能捕捉PCIe设备发送的电信号，检查信号是否符合规范（如电压、时序），常用于“发送端（Tx）测试”；

        •   误码仪：模拟接收端，向设备发送测试数据，统计“传错的比例”（误码率），判断设备是否能稳定接收数据；

        •   协议训练器/分析仪：模拟真实场景中的设备交互（如显卡和主板通信），测试设备是否能正确执行PCIe协议，避免“兼容性问题”。

        （3）行业标杆：VIAVI XGIG测试方案

        在PCIe测试领域，VIAVI Solutions（唯亚威通讯）的XGIG系列是很多厂商的选择，它的优势很明显：

        •   全场景覆盖：支持从5.0到6.0的测试，能测发送端、接收端，还能做协议一致性测试（确保设备符合PCIe官方标准）；

        •   自动化高效：内置预设的测试流程，不用人工反复操作，大幅缩短测试时间（比如一块SSD的测试时间从几小时缩到几十分钟）；

        •   权威认证：通过了PCI-SIG协会（PCIe官方组织）评测的认证，测试结果被行业认可，获得Compliance Test协议一致性认证官方指定，厂商用它测试后，设备更容易通过官方兼容性认证。

        据悉由DOIT百易传媒主办的2025中国数据与存储峰会（Data & Storage Summit 2025）发布了“2025年度存储风云榜”，VIAVI凭借适用于 PCI Express 6.0 的 Xgig 6P16 分析仪/协议训练器荣获“2025年度存储测试仪金奖”。

        其用于 PCI Express® 6.0 的 Xgig® 16 通道协议训练器最高支持 64GT/s PAM4、PCIe 6.0 数据速率运行。协议训练器也是用于调试疑难协议通信问题的有用工具，因为它能够提供对 PCIe 6.0、CXL 和 NVMe 数据流量的全面、位级、可重复的控制。该分析仪允许详细查看主机和端点设备之间 PCIe FLIT 模式、非 FLIT 模式、CXL 和 NVMe。

三、PCIe的无限可能

        未来，随着AI、物联网、云计算等技术的快速发展，对PCIe技术的需求也将不断增加，这将进一步推动 PCIe 技术的创新和应用拓展。在测试技术方面，也将不断发展以适应PCIe技术的进步，更先进的测试设备和方案将不断涌现，为PCIe设备的性能和稳定性提供更可靠的保障，确保PCIe技术在实际应用中能够稳定、高效地运行。

        德科仕通信是美国VIAVI公司航电测试产品线中国区总代理，也经销其他高端通信测试设备，如想了解更多产品信息，欢迎垂询相关产品业务，电话400-699-8180。