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1 熟练 USB 物理层验证 测试方法介绍 - Tektronix USB 泰克创新论坛 2009 年 4 月

2 日程 简介 USB 3.0 SuperSpeed USB 3.0 出现的愿因? 时间表 线缆 发射端 接收端 协议分析 USB 2.0 简介 一致性测试 Wireless USB 概览 一致性验证和调试 Disclaimer: The material and content that describes specific details of the USB 3.0 specification (and SuperSpeed logo) belong to the USB 3.0 Promoters. Tektronix is not speaking or presenting on behalf of the USB 3.0 Promoters

3 USB 行业领导地位 Tektronix 是第一家推出 USB 2.0 测试方案的公司 唯一对 Wimedia USB 物理层测试提供测试步骤方法 (MOI) 数百万被 Tektronix 测试方案认证过的 USB 设备 Tektronix 是唯一参与 USB 3.0 规范制定的测试测量仪器公司!

4 SuperSpeed USB 出现的原因? USB 2.0 对于大多数产品来说是适合的 新出现的应用将会受益于高性能. 大量的数字多媒体文件传输需要更快的性能 Source: USB-IF

5 USB 3.0 时间表 & Tektronix 参与状况 今天 Test Vendor Compliance Group Participation April Test Spec Intel PIL USB-IF Plugfests 规范制定芯片阶段 Spec Release 整合阶段 产品发展 USB-IF 工具发展 发展阶段 Tektronix 测试方案更新 Chapter 5 线缆 Chapter 6 发射端 接收端 信道 Chapter 7 协议 ( 合作伙伴方案 )

6 和 High Speed USB 电气层的不同 High-Speed 480MT/s 没有 SSC 2 个走线做信号传输 发射和接收用同一个走线 1 双向链接 DC 耦合总线 NRZ 编码 SuperSpeed 5.0GT/s (10X 速度递增 ) 有 SSC 4 个走线做信号传输 2 个发射 2 个接收 单向链接 AC 耦合总线 8b/10b 编码 Source: USB-IF

7 USB 3.0 关键考虑事项 需要接收端段测试 抖动容限 SSC, 异步参考时钟会导致协调性问题 信道关键考虑事项 需要考虑传输线缆影响 早起设计需要对信道做软件仿真 一些新挑战 12 英寸长走线 接收端眼图闭合 均衡 发射端去加重 接收端连续时间线性均衡器 (CTLE) 测试策略 高性价比的工具 灵活的方案 Source: USB 3.0 Rev 1.0 Specification

8 标准发射端测试 在 TP1 点测量 需要硬件参考线缆和测试通道 或者在 TP1 有发射路径通道仿真 At Far End of Channel CTLE Transmit Channel TP

9 发射端测量的一些有用信息 At Transmitter Pads 发射端测量需要通道反嵌 Source: USB 3.0 Rev 1.0 Specification

10 Tektronix 发射端 MOI ( 测量操作方法 ) 测试夹具 探测应该尽量靠近芯片或者链接器 在 TP1 探测信号 用 FIR 滤波器仿真发射端到 TP1 的通道 在软件里应用 CTLE 进行一致性测试 DSA70000B Tx Channel CTLE Rj-δδ Dj-δδ Tj Eye Height TP1 DUT A VBUS USB3_Tx TP1 Tx Channel

11 完整的 USB 3.0 发射端测试方案 DPO/DSA70000B 系列示波器 Tektronix Super Speed USB 夹具 12.5 GHz 带宽实时示波器覆盖 5 次谐波 分析软件用来做验证和调试 DPOJET 带 USB3 选件 自动化测试软件用来做特征描述和一致性测试 TekExpress 带 USB-TX 选件

12 标准接收端测试 Receiver processes the BERT 订购的设备使用 built-in BERT 功能 TP1 的损伤 需要硬件参考线缆和测试通道 或者在 TP1 有接收路径通道仿真 Receive Channel TP1 Source: USB 3.0 Specification

13 完整的 USB 3.0 接收端测试解决方案 AWG7000 任意波形发生器 with SerialXpress 任意信号间的损伤不需要折衷 仿真任意长度的含有 ISI 抖动的信道 不再需要等待 USB 一致性仿真通道 模拟真实环境的 SSC 状况以避免系统协调性问题 最小化重新连接的时间 用一些设置文件来增强接收端测试的可重复性和便携性

14 Tx/Rx MOI ( 含硬件信道仿真 ) USB-IF 一致性信道 同样的硬件配置 内部或外部误差检测 AWG7000B De-Emphasis Rj Sj SSC DSA70000B CTLE Rj-δδ Dj-δδ Tj Eye Height 3 米线缆 USB3_Rx TP1 Host/Device VBUS USB3_Tx TP1 Tx Channel Rx Channel

15 Tx and Rx MOI ( 含软件信道仿真 ) 如果被测设备支持 内部误码 计数 增加 AWG70000B 仿真接收端信道和其他直接损伤 用示波器解码 BERC 信号 AWG7000B Rx Channel Rj Sj SSC DSA70000B Tx Channel CTLE Rj-δδ Dj-δδ Tj Eye Height TP1 USB3_Rx Host A VBUS USB3_Tx TP1 Tx Channel Rx Channel

16 Rx MOI ( 含软件信道仿真 ) 如果被测设备只支持外部误码计数 测试夹具 使用协议分析仪 误码监测 AWG7000B Rx Channel Rj Sj SSC DSA70000B Tx Channel CTLE Rj-δδ Dj-δδ Tj Eye Height TP1 USB3_Rx Host A VBUS USB3_Tx TP1 Tx Channel Rx Channel

17 Rx MOI ( 含软件信道仿真 ) 如果被测设备只支持外部误码计数 测试夹具 使用协议分析仪 误码监测 AWG7000B Rx Channel Rj Sj SSC Ellisys EX280 TP1 USB3_Rx Host A VBUS USB3_Tx TP1 Rx Channel

18 线缆测试 DSA8200 采样示波器含 IConnect 软件 测试夹具 A 型插口 B 型插口 USB2/USB3 做串扰测量的连接器 使用采样示波器 & S 参数计算软件 测量项目 : 阻抗 Intra-Pair Skew 差分插入损耗 差分回波损耗 差分近端串扰 USB3.0 和 USB2.0 间的差分串扰 差模到共模转换

19 Tektronix 合作伙伴方案 Ellisys EX280 探测器 - USB 3.0 分析仪 分析仪应用方案 USB host & device 监测 性能分析 调试驱动软件 链接状态分析 协议错误检查 发生器应用方案 USB host & device 仿真 测试错误校正方法 性能负荷试验 一致性验证 链接状态分析 Ellisys USB Explorer 280 SuperSpeed USB 3.0 Protocol Analyzer and Traffic Generator 典型的协议分析仪设置 典型的用协议分析仪仿真主机设置

20 USB 2.0 一致性测试 信号质量 眼图 信号速率 包尾宽度 交叉电压范围 ( 用于低速和全速 ) JK 抖动 KJ 抖动 连续抖动 单调性测试 ( 用于高速 ) 上升时间和下降时间 时域测量 Packet Parameters Suspend Resume Reset from High-Speed Reset from Suspend

21 无线 USB 无线 USB 应用 传输大量数据的短距离通信 点对点 无线 USB 主机和外围设备的链接 最高支持 127 个设备 促使没有执照和现存有执照的射频频谱改变 低功率和调频信号最小化干扰 挑战 数据吞吐量, 带宽分配 电源管理和安全 &/or &/or &/or WiMedia UWB Radio Platform MAC and Policies WiMedia PHY (MB-OFDM) PAL: Protocol Adaptation Layer IP

22 Tektronix 无线 USB 调试验证方案 设置简单 : 从射频波形包头开始自动检测时间频率编码方式 (TFCs) 和数据速率 解调, 分析和记录每个包的测量结果 根据无线 USB EVM 测试规范画出测量结果 只针对工业的 MOI ( 测试步骤方法 ) 对于 WiMedia 测试! 无线 USB EVM 测试是 WiMedia 物理层测试验证的一部分

23 强大的调试分析能力分析 EVM 时间和频率的错误 EVM 对码符 : 在时域调试码符 EVM 对子载频 : 在频域调试 EVM 误差 Correlate frequency and time domains with cursors linking amplitude versus time, frequency versus time and power versus frequency displays

24 Tektronix USB 测试方案 从物理层到协议层完整的测试方案对 USB 2.0, 3.0 and 无线 USB USB 领导地位 : Tektronix 积极的参与 USB-IF 一致性组织并且参与制定 USB 3.0 对反 节约开支 : 在一台仪器实现自动化测量方案 连接简单 : 测量连接方法类似于发射端对于 USB 3.0 设备 主机性能验证 灵活性 : 用软件信道仿真实现一致性验证, 调试, 描述

25 链路层物理高速串行数据测试挑战 设计验证一致性测试 Transaction 传输层 Layer System 系统整合 Integration Digital 数字验证和调试 Validation & Debug Data 数据传输分析 Link Analysis Digital 数字验证和调试 validation & Debug Data Link Layer Simulation 仿真 Signal 发射端测试 Integrity Eye and Jitter Analysis 眼图和抖动分析 Characterization & Validation Receiver 接收端测试 Test Direct Synthesis Compliance 一致性测试 Testing Physical Layer Logical Sub-block 层逻辑子层 Electrical 电气子层 Sub-block Serial Data 信道测试和链路分析 Network & Link Analysis Tx + + path + + Rx

26 资源 规范连接 Rev 1.0, Tektronix USB 电物理层测试工具 Ellisys 协议分析工具

27 在新数字世界中提供创新动力 提高性能 通过高速串行技术

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