USB 3.0物理層的一致性測(cè)試（上） -- 發(fā)送端測(cè)試簡(jiǎn)介
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USB3.0的推出使用戶在1分鐘內(nèi)從移動(dòng)硬盤拷貝完成高清電影成為可能。該技術(shù)由英特爾(Intel)，微軟，HP,NEC,NXP半導(dǎo)體，TI等公司組成的USB3.0推廣組共同開發(fā)而成。傳輸速率達(dá)到5Gbps，是USB2.0的十倍， USB3.0接口向下兼容USB2.0和USB1.1,從下圖可以看出USB3.0新增了5條新的引腳，兩條數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，兩條數(shù)據(jù)接收引腳，一個(gè)引腳地。在進(jìn)行5Gbps數(shù)據(jù)高速傳輸時(shí)，主機(jī)與外設(shè)以全雙工方式傳輸，同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，區(qū)別于以前USB2.0半雙工傳送，只能單向傳輸數(shù)據(jù)，不能同時(shí)收發(fā)。在物理接口排列時(shí)，新的引腳排列在現(xiàn)有引腳的后方，USB3.0以藍(lán)色作為背景色以區(qū)別于現(xiàn)有的USB2.0黑色背景色。
（摘自USB3.0 Spec Rev1.0）
USB-IF(USB Implementers Forum)是管理USB3.0規(guī)范的組織，USB-IF 的成員可以利用PIL(Platform Interoperability Lab) 互操作平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證其設(shè)計(jì)。PIL 實(shí)驗(yàn)室為USB 開發(fā)者提供了Host 和Device 一致性測(cè)試，確保設(shè)備能夠正確的進(jìn)行USB3.0 電氣和鏈路層的信號(hào)正常交互。
USB3.0物理層一致性測(cè)試挑戰(zhàn)?
在USB3.0的一致性測(cè)試中，接收端的測(cè)試為必測(cè)項(xiàng)目，所以還需要帶抖動(dòng)注入能力的信號(hào)源。在USB3.0的規(guī)范中，HOST和Device的參考時(shí)鐘是異步的，加上注入擴(kuò)頻時(shí)鐘(SSC)，將會(huì)引入越來越多的互連方面的問題；發(fā)送端將5G的信號(hào)送出，需要經(jīng)過參考通道，參考線纜，在接收端的眼圖已經(jīng)閉合，這就需要引入均衡技術(shù)：如在發(fā)端信號(hào)加入預(yù)加重，以及收端使用CTLE均衡來獲得張開的眼圖以進(jìn)行測(cè)試；為了模擬信號(hào)經(jīng)過連接器，線纜和通路的測(cè)試環(huán)境，需要引入?yún)⒖季€纜和參考通道，但是參考線纜和參考通道通常無法獲取，所以需要在測(cè)試的時(shí)候要根據(jù)其性能參數(shù)對(duì)其進(jìn)行軟件通道仿真，以滿足測(cè)試要求。
發(fā)送端測(cè)試
標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)送端測(cè)試點(diǎn)是在TP1，測(cè)試DUT的信號(hào)經(jīng)過參考線纜和參考通道,在TP1處送入測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。在TP1處測(cè)試時(shí)，測(cè)試環(huán)境需要有參考線纜，參考測(cè)試通道等實(shí)物，這對(duì)于測(cè)試者來說是一個(gè)比較麻煩的問題，因?yàn)樗鼈儾蝗菀撰@取甚至是無法獲取。于是另外一種方法是在TP1’處獲取波形，然后用等效參考線纜和等效參考測(cè)試通道的模型(濾波器)去作用在獲取波形上以達(dá)到類似實(shí)物的效果。
(摘自USB 3.0 Electrical Compliance Methodology White paper Rev0.5)
工欲善其事，必先利其器---夾具方案簡(jiǎn)介
USB3.0測(cè)試的夾具提供了A-PLUG,A-RECEPTACLE,B-RECEPTACLE與校準(zhǔn)套件并附有一個(gè)短USB3 cable。用戶可以使用該夾具套件進(jìn)行發(fā)送端，接收端，線纜的全套測(cè)試；用戶可以使用校準(zhǔn)夾具來測(cè)試夾具的插入損耗，精確的進(jìn)行夾具去嵌的測(cè)試。
對(duì)于HOST/Device的測(cè)試，都要求使用的夾具使探測(cè)點(diǎn)與被測(cè)器件接口的距離盡可能的短，以減少線纜損耗。Device的測(cè)試夾具匹配方案是使用A-RECEPTACLE型夾具與USB3.0 短連接線纜；HOST的測(cè)試有兩種類型夾具匹配方案：第一種方案是使用A-PLUG型夾具（該方案為推薦方法）；第二種是使用B-RECEPTACLE型夾具與USB3.0 短連接線纜(該方案會(huì)引入短線纜路徑損耗誤差)。
下圖為帶A-PLUG夾具與B-RECEPTACLE夾具Host測(cè)試方案的比較，后者需要在器件接口通過一段短USB3.0 cable（13cm）與被測(cè)器件進(jìn)行連接，因而在測(cè)試中必然引入線纜的損耗。從圖中可以看出，短線纜的引入導(dǎo)致信號(hào)的幅值損耗了近7%，并且增加了500fs的隨機(jī)抖動(dòng)的和2.5ps的確定性抖動(dòng)。
一致性測(cè)試以外的調(diào)試驗(yàn)證
一致性測(cè)試僅僅是完成了規(guī)范的強(qiáng)制測(cè)試項(xiàng)目(Normative Testing)，在USB3.0規(guī)范里面還有許多可選項(xiàng)目(Informative)的測(cè)試,這些測(cè)試項(xiàng)目所能體現(xiàn)的信息對(duì)于需要進(jìn)行芯片級(jí)測(cè)試的用戶來說是非常有用的，對(duì)于調(diào)試，驗(yàn)證器件有非常大的幫助。
評(píng)論