USB3.0一致性测试

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1、USB3.0 一致性测试USB3.0的推出使顾客在1分钟内从移动硬盘拷贝完毕高清电影成为也许。该技术由英特尔(Intel)，微软，HP,NEC,NXP半导体，TI等公司构成的USB3.0推广组共同开发而成。传播速率达到5Gbps，是USB2.0的十倍，USB3.0接口向下兼容USB2.0和USB1.1,从下图可以看出USB3.0新增了5条新的引脚，两条数据发送引脚，两条数据接受引脚，一种引脚地。在进行5Gbps数据高速传播时，主机与外设以全双工方式传播，同步收发数据，区别于此前USB2.0半双工传送，只能单向传播数据，不能同步收发。在物理接口排列时，新的引脚排列在既有引脚的后方，USB3.0以

2、蓝色作为背景色以区别于既有的USB2.0黑色背景色。（摘自USB3.0 Spec Rev1.0）USB-IF(USB Implementers Forum)是管理USB3.0规范的组织，USB-IF的成员可以运用PIL(Platform Interoperability Lab)互操作平台实验室验证其设计。PIL实验室为USB开发者提供了Host和Device一致性测试，保证设备可以对的的进行USB3.0电气和链路层的信号正常交互。USB3.0物理层一致性测试挑战?在USB3.0的一致性测试中，接受端的测试为必测项目，因此还需要带抖动注入能力的信号源。在USB3.0的规范中，HOST和Devi

3、ce的参照时钟是异步的，加上注入扩频时钟(SSC)，将会引入越来越多的互连方面的问题；发送端将5G的信号送出，需要通过参照通道，参照线缆，在接受端的眼图已经闭合，这就需要引入均衡技术：如在发端信号加入预加重，以及收端使用CTLE均衡来获得张开的眼图以进行测试；为了模拟信号通过连接器，线缆和通路的测试环境，需要引入参照线缆和参照通道，但是参照线缆和参照通道一般无法获取，因此需要在测试的时候要根据其性能参数对其进行软件通道仿真，以满足测试规定。发送端测试原则的发送端测试点是在TP1，测试DUT的信号通过参照线缆和参照通道,在TP1处送入测试设备进行测试。在TP1处测试时，测试环境需要有参照线缆，参

4、照测试通道等实物，这对于测试者来说是一种比较麻烦的问题，由于它们不容易获取甚至是无法获取。于是此外一种措施是在TP1处获取波形，然后用等效参照线缆和等效参照测试通道的模型(滤波器)去作用在获取波形上以达到类似实物的效果。(摘自USB3.0 Electrical Compliance Methodology White paper Rev0.5)工欲善其事，必先利其器-夹具方案简介USB3.0测试的夹具提供了A-PLUG,A-RECEPTACLE,B-RECEPTACLE与校准套件并附有一种短USB3 cable。顾客可以使用该夹具套件进行发送端，接受端，线缆的全套测试；顾客可以使用校准夹具来测

5、试夹具的插入损耗，精确的进行夹具去嵌的测试。对于HOST/Device的测试，都规定使用的夹具使探测点与被测器件接口的距离尽量的短，以减少线缆损耗。Device的测试夹具匹配方案是使用A-RECEPTACLE型夹具与USB3.0短连接线缆；HOST的测试有两种类型夹具匹配方案：第一种方案是使用A-PLUG型夹具（该方案为推荐措施）；第二种是使用B-RECEPTACLE型夹具与USB3.0短连接线缆(该方案会引入短线缆途径损耗误差)。下图为带A-PLUG夹具与B-RECEPTACLE夹具Host测试方案的比较，后者需要在器件接口通过一段短USB3.0 cable（13cm）与被测器件进行连接，因

6、而在测试中必然引入线缆的损耗。从图中可以看出，短线缆的引入导致信号的幅值损耗了近7%，并且增长了500fs的随机抖动的和2.5ps的拟定性抖动。一致性测试以外的调实验证一致性测试仅仅是完毕了规范的强制测试项目(Normative Testing)，在USB3.0规范里面尚有许多可选项目(Informative)的测试,这些测试项目所能体现的信息对于需要进行芯片级测试的顾客来说是非常有用的，对于调试，验证器件有非常大的协助。由于通道对信号的衰减很明显，因此USB3.0在信号接受端需要采用对信号眼图补偿的技术：均衡.在调实验证过程中，顾客需要自定义均衡来对整个链路做完整分析，可以根据具体的器件状况

7、，在不同的实验环境和不同的测试规定下，变化均衡参数或者不同类型的均衡方式以验证其对系统性能的影响，从而谋求器件最佳均衡参数组合。对于芯片级顾客，去嵌(de-embed)也是其关注的内容，为了得到精确的测试成果，可以使用校准夹具来测试夹具的插入损耗，精确的进行夹具去嵌的测试；同步也可以对通道，连接器的S参数进行测试，去嵌至芯片pad。在调试过程中，顾客需要懂得自己的器件所能工作的最坏状况，例如可以通过最大为多少距离的线缆保持功能正常，而此时一致性测试所提供的参照线缆，参照通道并不能满足调试的需求，这就需要顾客自己做通道线缆仿真找到答案。如何进行通道去嵌？通过对夹具和通道去嵌可以真实的测出芯片引脚

8、输出端的信号，为了达到去嵌TX通道或者夹具的目的，一方面需要通过TDR刻画通道夹具特性，提取S参数，通过泰克的SDLA软件的夹具去嵌功能来生成去嵌滤波文献。如下图显示了去嵌之前与之后抓取的信号眼图，可以看出通过去嵌之后，消除了夹具和TX通道传播途径带来的影响，提高了测试眼图信号的裕量：去嵌之前去嵌之后如何进行传播通道建模通道建模涉及参照线缆和参照通道的建模。一致性测试的信号传播通道（Compliance channel）一般分为两类参照通道:长通道和短通道。长通道类似于后背板端口，其性能重要受通道损耗影响；短通道类似与前面板端口，其性能重要受反射影响。而参照线缆则是长度为3米连接线缆。在测试的

9、时候，由于顾客大部分状况下是无法获得参照线缆和参照通道实体，为了模拟参照通道和参照线缆对信号的影响，测试客户需要使用符合USB3.0规范指定的等效模型，然后将模型参数以均衡滤波的方式作用在信号自身以达到模拟实物的效果。一致性通道的模型参数可以从USB-IF获得。为了简化测试顾客操作，测试软件根据规范规定提供了丰富的滤波器模型组合来满足终端顾客多样的测试需求。顾客只要简朴的在软件里面调用相应类型的滤波器组合就可以进行自动测试了。TekExpress(USB-TX)使用参照通道参照线缆硬件实物，可以对不同的测试点进行选择使用TekExpress(USB-TX)参照通道，参照线缆软件模型，选择不同的滤波器类型对于那些想懂得被测器件究竟在何种限度的连接状况下仍旧可以正常工作的客户来说，通过通道建模可以不仅仅囿于一致性测试所提供的线缆通道模型，我们可以通过SDLA软件来完毕一致性测试需要模型滤波器，也可以通过该软件定制顾客自己的连接配备，找到顾客设计的器件在最大为什么种长度的通道或者线缆下仍然可以符合规范的规定正常工作。使用SDLA参照测试通道和线缆组合成传播通道仿真模型来进行一致性测试(未完待续）