片上眼图（Eye-opening monitor）
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这几天在做SERDES眼图相关的实验，用“串口”导出高低温高低压下的on-chip眼图质量评估的参数。虽然是个体力活，但是我有感受到高低温高低压下，IC表现的差异。
其实更让我感兴趣的是“片上眼图（on chip eye monitor）”究竟是怎么做出来的？准确的来说designer都叫它们Eye-opening Monitor（EOM），Xilinx叫做2-D eye scan。
这个电路相当于on chip的scope，可以让RX端信号的质量“可视化”。
在脚本/串口直接输入一段cmd，就可以描绘出IC RX端的眼图：
（参考文献：Eye Scan with MicroBlaze Processor MCS）
我有找了相关的2个paper和公司datasheet，做了些功课:
Xilinx 2D Eye-scan：
如下图所示，RX端有CDR data sampler和offset sampler，后面接了一个异或门，用于比较结果是否相同。 后面两个框图sample counter和error counter，分别用于记录RX到的码元个数，和误码个数。
（参考文献：Signal Integrity Simulation and On-Chip Evaluation for Low-Cost FPGA Transceivers）
行为级电路描述：
如上图所示，eye-scan RX端 offset sampler独立且并行的和使用CDR sample的采样电路一起跑，offset-sampler可以任意调整水平（time）和垂直（voltage）方向的偏移（如下图所示），在一个UI内产生一个全新的sample点。
因为offset sampler可以任意调整，所以当一系列码元流传输的时候，cdr-sampler和offset-sampler可以实时的比较出结果。当它们值不同的时候error counter +1，通过统计RX到的码元个数、error counter，可以获得offset sampler上下左右不停的调整位置时的一个误码率（BER），通过这个误码率去描绘出眼图。
另一种Paper上的eye-opening monitor（EOM）：
框图结构基本一致，Din是输入的模拟信号，后面紧接着比较器，比较器的输出结果是0/1，会记录到一个counter中。DTC（digital-to-time converter）是一个5bit数字控制的CDR时钟相位偏移器；DAC（digital-to-analog converter ）是一个5bit数字控制的数模转换器。
（参考文献：Counter-based Eye-open Monitoring System Design for High-speed Serial Interface）
CDR恢复出来的时钟送给DTC（digital-to-time converter）和DAC（digital-to-analog converter ）电路。
如下图所示，DTC和DAC就是实现offset调整的2个电路。DTC实现φ31~φ0水平时基上的跳phase（跳采样点时刻）；DAC实现垂直方向A31~A0跳电压，用于analog比较器的输入，中间红色方框为理想sample点。
原理上我觉得不是很直观，大概意思是说，如果sampler在φ15和A15/16接近最理想的sample point，此时如果PRBS码型过来，counter记录到的0和1的个数应当相等。如果是一个11 bit counter，那0的个数就占50%为1024。同样也是调整sampler point的位置，去记录不同位置的counter计数值。
直觉上来说，不同位置，counter中记录的0/1的分布是不同的，这种分布携带“眼图所需的信息量”。
我们看到DTC和DAC都是[4:0] 5 bit,所以理论上就有32x32个位置，每个位置一个11bit-counter，即用于描绘眼图的数据就有32x32x(2^11)个。
片上眼图理解上来说不难，感觉design都很接近，一个“跳采样点”电路，一个“跳电压”电路，一些个counter就没了，但是如何通过这些数据描绘出眼图，我还是不太清楚的。但我想对于硬件工程师来说是足够了，毕竟我们不是designer，有很多东西也是doctor才去研究的。
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