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USB平臺的演進(jìn) 自USB推出以來，USB-IF繼續(xù)發(fā)布該接口標(biāo)準(zhǔn)的新變體。2000年，USB-IF推出的USB 2.0，為用戶更高帶寬的設(shè)備如視頻會議攝像機(jī)和高分辨率打印機(jī)提供增加的數(shù)據(jù)吞吐率。USB 2.0 提供三種數(shù)據(jù)率選擇，包括低速1.5Mb/s，全速12Mb/s和高速480Mb/s。進(jìn)一步發(fā)展是引入了允許用戶以無線方式連接多達(dá)127臺設(shè)備的無線 USB。無線 USB 提供的帶寬在 3m 時高達(dá)480Mb/s，10m時達(dá)110Mb/s。 通過發(fā)布超速USB 3.0，現(xiàn)在進(jìn)一步增強(qiáng)了USB平臺。USB 3.0與早期版本后向兼容，旨在滿足富媒體和大型數(shù)字文件傳輸帶寬的要求。USB 3.0規(guī)定的5Gb/s數(shù)據(jù)率和200Mb/s的數(shù)據(jù)吞吐率是USB 2.0的10倍。USB系統(tǒng)的演進(jìn)如圖1所示，USB3.0可以兼容各種傳輸標(biāo)準(zhǔn)，如圖2 所示。 
USB 3.0 的推出解決了 USB 2.0 一些性能瓶頸問題。為實現(xiàn)更高的性能水平，USB 3.0 另外增加了 4 條互連線。這樣整個配線系統(tǒng)總共就有 8 條線，其中 4 條遵從 USB 2.0 規(guī)范和用于確保向后兼容性。另增的 4 條線配置為專門用于 USB 3.0 通信的 2 對線。它們采用全單工工作模式，一對線發(fā)送，另一對線接收。高速 USB 2.0 提供 480Mb/s 的數(shù)據(jù)率，但實際數(shù)據(jù)吞吐率往往受 I/O 性能限制而超不過 35Mb/s。當(dāng)下載較大文件時，較高的吞吐率能節(jié)省可觀的傳輸時間。USB 3.0 可提供高達(dá) 5Gb/s 的數(shù)據(jù)傳輸率和 200Mb/s 以上的數(shù)據(jù)吞吐率，實際中的表現(xiàn)區(qū)別詳見表1。
USB 的體系結(jié)構(gòu)允許所有這些數(shù)據(jù)率在公共 PC 宿主機(jī)控制下同時共存于同一配置中。這就提供了混用具有不同速度和吞吐率要求的各種外設(shè)的靈活性。USB 規(guī)范大家庭中的 USB 2.0、無線 USB 和現(xiàn)在的 USB 3.0 各自滿足不同的應(yīng)用需要，必將在市場中共存。設(shè)計師可選擇滿足其產(chǎn)品特定需要的規(guī)范。無論選擇何種規(guī)范，都需要通過堅實可靠的測試方法確保最終產(chǎn)品符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。 對于USB設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計師來說，成功通過一致性測試對于確保一致性和互操作性是至關(guān)重要的。USB 的每種變體都有自己的一致性測試規(guī)范。不同變體有一些共同性的測試，但隨著數(shù)據(jù)率的增加，要求對增加的高速響應(yīng)進(jìn)行更全面的測試。對于 USB 2.0 高速模式和 USB 3.0，還需要對 RF 響應(yīng)進(jìn)行驗證。安捷倫科技積極參與 USB 實施者論壇(USB-IF)的活動，能影響和迅速應(yīng)對測試規(guī)范的變化，提供可滿足目前所有 USB 變體測試的各種解決方案，經(jīng) USB-IF 認(rèn)可適用于世界各地的一致性工作室和測試實驗室。 USB 3.0 測試解決方案 傳輸速度增加了10 倍的USB 3.0 對測試發(fā)送器、接收器和配線系統(tǒng)提出新挑戰(zhàn)。 發(fā)送器測試 在進(jìn)行 USB 3.0 發(fā)送器一致性測試時，必須使用相位匹配 SMA 電纜，在“一致性通道”的末端用 SMA 終端的發(fā)送器信號測量。Agilent USB 3.0 測試夾具提供高性能的 USB 3.0 信號中間分路，以支持使用 SMA 終端的發(fā)送器和接收器測試(如圖3)。
在測試發(fā)送路徑時，必須用高速示波器測量采用規(guī)定碼型的傳輸波形。從而能進(jìn)行眼圖分析和測量信號的幅度、抖動、平均數(shù)據(jù)率及上升/下降時間。Agilent 90000 系列示波器提供高達(dá) 13GHz 的帶寬。它可與 U7243A USB 3.0 發(fā)送器一致性測試應(yīng)用軟件一起執(zhí)行 USB 3.0 規(guī)范定義的發(fā)送器一致性測試和驗證測試。 接收器測試 USB 3.0 規(guī)定設(shè)備內(nèi)的誤碼計數(shù)器可以從內(nèi)部檢查接收器的誤碼性能。規(guī)范提供的測試模式包括將接收到的數(shù)據(jù)環(huán)回至設(shè)備發(fā)送器的能力。 測試接收器的靈敏度需要有可控制的激勵或碼型發(fā)生器，以提供對被測接收器的校準(zhǔn)抖動輸入。用集成的誤碼計數(shù)器進(jìn)行測量需要用示波器或 BERT 讀取和解碼得到的結(jié)果。對異步環(huán)回工作模式中沒有內(nèi)部誤碼計數(shù)器的測試，則需要用 BERT 或協(xié)議分析儀評估得到誤碼流。這種誤碼計數(shù)器方法僅限于內(nèi)部設(shè)備能夠識別的一致性碼型。雖然這是足夠簡單的通過/失敗測試，但對于調(diào)試和表征則是不夠的。 一般要通過接收器應(yīng)力測試描述 USB 設(shè)備在不同幅度和抖動條件下的性能。這就要求碼型發(fā)生器能夠施加這些不同條件，包括對目標(biāo)誤碼率產(chǎn)生真實隨機(jī)抖動的能力。 Agilent 的系列測試解決方案解決了這些問題。對于 USB 3.0，Agilent N4903B J-BERT能產(chǎn)生激勵設(shè)備所需要的碼型，包括在抖動容限測試中向設(shè)備施加應(yīng)力的能力。示波器和 Agilent N5990A測試自動化軟件平臺能解碼捕獲結(jié)果。也可在環(huán)回工作模式中用 Agilent BERT 和 Ellisys的超速協(xié)議分析解決方案表征設(shè)備性能。Ellisys EX280 是集成于 N5990A 中的測試自動化軟件;JBERT 和 EX280 都是完全自動化的。 通道測試 由于 USB 3.0 增加了帶寬和通道長度，因此需要對電纜、連接器和通道驗證做更多測試。為確保設(shè)計符合差分阻抗和斜扭目標(biāo)，DR/TDT 測量是必不可少的。必須通過 VNA 測量精確驗證達(dá)到回波損耗、插入損耗和近端/遠(yuǎn)端串?dāng)_的要求。 測試方案主要優(yōu)點 自動化 Rx 測試 抖動容限曲線(圖4)是了解接收器真實抖動性能的關(guān)鍵。N5990A 自動化測試平臺不僅提供自動的接收機(jī)一致性測試，而且還提供包括抖動容限的自動接收器表征。它模擬真實條件，向 DUT 的規(guī)定部分人為施加特定特性的信號應(yīng)力。與那些在軟件中建立文件，然后向每一抖動測試點加載波形的其它費時解決方案不同，N5990A 用包括校準(zhǔn)抖動在內(nèi)的正確激勵掃描;從而把測量時間減到最小。為確保儀器抖動特性的驗證和在測試前補(bǔ)償互連容限，自動校準(zhǔn)能力是至關(guān)重要的。
測試夾具 U7242A USB 3.0 測試夾具提供 USB 3.0 一致性測試要求的發(fā)送器和接收器測量點接入，從而有助于簡化 USB 3.0 測量過程。它有與示波器和 J-BERT 的直接 SMA 連接，以實現(xiàn)容易和精確的測量。它還包括至 InfiniiMax 有源差分探頭的探測連接，可用于表征和測試 USB 3.0 和 USB 2.0 流量的有源總線信令。 投資保護(hù) 由于有適用于總線標(biāo)準(zhǔn) USB、PCI Express、SATA 和 DisplayPort 測試的信號生成和分析能力，Agilent USB 解決方案提供了投資保護(hù)。所有這些總線標(biāo)準(zhǔn)可使用同樣的發(fā)送器和接收器硬件。此外，90000 系列示波器是具有可升級帶寬、可升級存儲器和應(yīng)用服務(wù)器許可的實時示波器。 Agilent USB 3.0測試系列產(chǎn)品 U7243A 是適用于 Infiniium 示波器的 USB 3.0 超速電性能驗證和一致性測試軟件。U7243A USB 3.0 電測試軟件采用 USB 3.0 rev 1.0 規(guī)范和測試規(guī)范草案中規(guī)定的測試方法和算法。使用 USB – IF SigTest 實用程序與 U7243A USB 3.0 電測試軟件所得到的測試結(jié)果，與使用獨立 USB-IF SigTest 工具在 USB-IF 工作室或測試實驗室所進(jìn)行發(fā)送器一致性驗證得到的結(jié)果是相符的。 90000系列 Infiniium 示波器提供高性能的實時測量系統(tǒng)，極低的噪聲本底、抖動噪聲本底和觸發(fā)抖動，因此是信號完整性測量和抖動測量的理想工具。該系列有 2.5GHz 至 13GHz 的多種型號，可在未來需要時進(jìn)行帶寬升級。 U7242A USB 3.0 電氣測試夾具，提供 USB 3.0 一致性測試要求的發(fā)送器和接收器測量點接入，從而有助于簡化 USB 3.0 測量過程。為發(fā)送器測量提供測試點接入，為發(fā)送器和接收器驗證和一致性測試提供 USB 3.0 規(guī)范要求的單端測量，使用有源探頭的差分測量為調(diào)試和驗證測試提供有效總線交易，USB 3.0 電源探測特性能容易地進(jìn)行電源瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)測量。 USB 3.0 接收器測試解決方案基于 J-BERT N4903B，集高質(zhì)量精密數(shù)據(jù)發(fā)生器與預(yù)校準(zhǔn)抖動源于一體，以獲得可靠和可重復(fù)的測試結(jié)果。即使對于多臺 J-BERT B 的情況，也可通過設(shè)計得到一致性的 J-BERT B 測試結(jié)果。基于真實噪聲源(無界周期隨機(jī)抖動)的隨機(jī)抖動能力符合標(biāo)準(zhǔn)對目標(biāo)誤碼率的要求。J-BERT B 提供隨時和在測試期間對變化應(yīng)力條件的控制。例如在測試中實時調(diào)整信號幅度或抖動應(yīng)力水平。J-BERT B 基于碼型特性的碼型序列器和存儲器可在接收器應(yīng)力測試前和改變測試碼型前自動接通測試模式。因此能容易適應(yīng)特定的硅實現(xiàn)，或為進(jìn)行調(diào)試改變測試碼型。誤碼探測器的集成信號分析特性可測量和校準(zhǔn)測試裝置，而不需要測量抖動、幅度等參數(shù)的額外儀器。 E5071C 網(wǎng)絡(luò)分析儀具有同檔儀器中較高的射頻性能和較快的速度，寬頻率范圍和各種通用功能。E5071C 是制造和研發(fā)工程師評估 20GHz 頻率范圍射頻元件和電路的一種解決方案。USB 3.0 電纜一致性 MOI 要求選件 010 和 480/485/4K5 之一。 Agilent 接收機(jī)測試軟件 N5990A 選件 102 覆蓋 USB 2.0 和 USB 3.0。它為 U7243A 一致性測試套件補(bǔ)充了接收器一致性測試，抖動容限測試，靈敏度測試和恒定參數(shù)應(yīng)力測試。對于 USB 3.0 接收器測試，N5990A 選件 102 控制J-BERT N4903A/B 和其他儀器。 N5990A選件202提供綜合測試報告的至 U7243A 接口。 參考文獻(xiàn): [1] Agilent Technology.USB Design and Test–A Better Way[D].2009 [2] omtp.org.OMTP Local Connectivity: Data Connectivity[R]. 2006 [3] USB Implementers Forum. USB Standard[S] [4] Agilent Technology.Infiniium 90000 Datasheet[D] [5] Agilent Technology.Agilent USB Test Solutions[R].www.agilent.com/find/USB 來源:安捷倫科技 |
