自1995年USB1 .0 的规范发布以来, USB(Universal Serial Bus)接口标准经过了20多 年的持续发展和更新,已经成为PC和外设连接使用的接口。USB历经了多年的发 展,从代的USB1 .0低速(Low Speed) 、USB1 . 1全速(Full Speed)标准,逐渐演进到第 2代的USB2 .0高速(High Speed)标准和第3代的USB3 .0超高速(Super Speed)标准。这 些标准目前都已经得到的应用。
后来,为了应对eSATA 、ThunderBolt等标准对USB标准的威胁, USB协会又分别在 2013年和2017年发布了USB3. 1及USB3.2的标准。在USB3. 1标准中新定义了10Gbps 速率以及对Type-C接口的支持;在USB3.2标准中,又基于Type-C接口提供了对X2模 式的支持,可以通过收发方向各捆绑2条10Gbps的链路实现20Gbps的数据传输。而新 的USB4.0标准已经于2019年发布,可以通过捆绑2条20Gbps的链路实现40Gbps的接 口速率。表3. 1是USB各代总线的技术对比。
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USB3.x的测试码型和LFPS信号在测试过程中,根据不同的测试项目,被测件需要能够发出不同的测试码型,如表3.2所示。比如CPO和CP9是随机的码流,在眼图和总体抖动(TJ)的测试项目中就需要被测件发出这样的码型;而CP1和CP10是类似时钟一样跳变的数据码流,可以用于扩频时钟SSC以及随机抖动(RJ)的测试。还有一些码型可以用于预加重等项目的测试,供用户调试使用。
根据USB3 . 1 的LTSSM(Link Training and Status State Machine)状态机的定义( 图3. 8), 在通过上下拉电阻检测到对端的50Ω负载端接后,被测件就进入Polling(协商)阶段。在这 个阶段,被测件会先发出Polling.LFPS的码型和对端协商(LFPS的测试,后面我们还会提 到),如果对端有正常回应,就可以继续协商直至进入Uo的正常工作状态;但如果对端没 有回应(比如连接示波器做测试时),则被测件内部的状态机就会超时并进入一致性测试模 式(Compliance Mode ),在这种模式下被测件可以发出不同的测试码型以进行信号质量的 一致性测试 湖北USB测试维修USB3.0一致性测试环境;
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USB3. 1的Type-C的外设接收容限的典型测试环境,测试系统中心是 一 台高性能的误码仪。误码仪可以产生5~10Gbps的高速数据流,同时其内部集成时钟恢 复电路、预加重模块、噪声注入、参考时钟倍频、信号均衡电路等。接收端的测试中用到了 USB协会提供的测试夹具和1m长的USB电缆,用于模拟实际链路上电缆以及Host/ Device上PCB走线造成的ISI 的影响。
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每一代USB新的标准推出,都考虑到了对前一代的兼容能力,但是一些新的特性可能只能在新的技术下支持。比如USB3.2的X2模式、USB4.0的20Gbps速率、更强的供电能力及对多协议的支持等,都只能在新型的Type-C连接器上实现。由于USB总线的信号速率已经很高,且链路损耗和链路组合的情况非常复杂,所以给设计和测试验证工作带来了挑战,对于测试仪器的功能和性能要求也与传统的USB2.0差别很大。下面将详细介绍其相关的电气性能测试方法。由于涉及的标准众多,为了避免混淆,我们将把USB3.0、USB3.1、USB3.2标准统称为USB3.x,并与USB4.0标准分开介绍。USB主机的低速和全速信号质量测试时的连接;
USB测试,需要被测件能够发出不同速率的测试码型以及不同的预加重设置。被测件发送信号的控制需要通过USB4的微控制器,这个控制器可以在USB协会提供的ETT(ElectricalTestTool)软件的控制下和被测设备交互,并控制被测设备输出需要的测试码型。为Wilder公司提供的USB4.0的测试夹具及控制器。在有些示波器的USB4的信号质量自动测试软件中,也集成了ETT软件的控制脚本。这样在测试过程中,用户只需要选择需要测试的速率和项目,测试软件就会根据不同的项目设置被测件的状态,而不需要每次运行不同测试项目时等待用户手动进行烦琐的被测件状态设置。USB4.0自动测试软件的测试环境设置、测试项目选择以及运行测试项目的界面。USB3.0电缆的测试环境?设备USB测试代理品牌
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对于捕获到的数据波形的分析,可以使用USB协会提供的Sigtest软件或者示波 器厂商的自动测试软件。Sigtest是USB协会提供的进行USB3.0等总线分析的官方分析 软件,但是需要用户手动捕获码型、切换码型、进行示波器触发设置等,操作比较烦琐,且设 置不对可能影响捕获的波形或分析的结果。
由于USB3.x的测试涉及被测件类型、速率、均衡器、测试脚本调用、传输通道设置等非 常多的因素,而且不同的测试项目需要在不同的测试码型下进行,设置不当可能测试结果完 全不对,所以 一般建议使用用的自动测试软件配合示波器进行测试。图3 . 7是在示波器 中安装的USB3 . x自动测试软件的设置界面。通常用户只需根据设置向导选择相应的测试项目,然后按照向导连接DUT并把DUT设置成正确的模式即可自动运行测试,软件会自 动捕获波形并测试生成html格式的测试报告。测试软件中还会自动调用设置好的通道模 型和均衡器,以及内置的USB协会发布的SigTest脚本,从而简化了手动操作,并可以 保证测试算法完全符合USB协会对信号分析的要求。 江苏USB测试价格多少
另外,由于5Gbps或10Gbps的信号经过长电缆和PCB传输以后有可能眼图就无法张开了,所以在芯片接收端内部会提供CTLE(连续时间线性均衡)功能以补偿高频损耗,因此测试时示波器的测试软件也要能支持CTLE才能模拟出接收端对信号均衡以后的真实的结果。图3.6是在USB3.2的规范中,分别对于Genl的5Gbps信号和Gen2的10Gbps信号CTLE的均衡器的定义。 以下是USB3.x的信号测试方法相对于USB2.0的区别: (1)示波器的测试点在一致性电缆(compliancecable)和一致性电路板(complianceboard)之后。而以前的测试是在发送端的连接器处...