USB 2.0歷史

通用串行總線已經(jīng)被公認為連接個人電腦和其它外圍設(shè)備的事實上的標準。USB 2.0于2000年問世，其速度較傳統(tǒng)USB 1.1規(guī)范提高了40倍。這一規(guī)范對數(shù)據(jù)更加密集的應用打開了大門，改善了用戶體驗。盡管低速(1.5 Mb/s)和全速(12 Mb/s)速率對鍵盤或鼠標之類的設(shè)備已經(jīng)足夠了，但高速速率(480 Mb/s)支持多媒體應用、數(shù)據(jù)存儲和傳送應用及其它高速輸入/輸出應用領(lǐng)域的開發(fā)工作。

USB 2.0結(jié)構(gòu)、測試戰(zhàn)略和解決方案

USB 2.0是一種串行總線，它采用4線系統(tǒng)：VBUS、D-、D+和接地。D-和D+是信息的主要載體。USB的實現(xiàn)主要有三組：主機、設(shè)備和集線器。USB 2.0設(shè)備既可以自行供電(有自己的電源)，也可以通過總線供電(通過主機獲得電力)。

USB實現(xiàn)者論壇(USB-IF)概括了產(chǎn)品認證要求的一系列一致性測試，以保證強健性和互操作能力。滿足USB-IF一致性方案最低性能要求的產(chǎn)品會被添加到Integrators List (集成商名單)中。本應用指南重點介紹執(zhí)行電接口測試，并為調(diào)試和解決測試問題提供指引。

圖1. TDSUSB2高速一致性測試軟件。

圖2. TDSUSB2測試報告。

圖1顯示了DPO7254示波器上選項USB一致性測試套件的操作。這個測試套件全面自動實現(xiàn)信號質(zhì)量測試過程，允許設(shè)計人員簡便地測試設(shè)計。用戶必須選擇特定信號速度(低速、全速或高速)要執(zhí)行的測量。測試套件消除了耗時的手動示波器設(shè)置、光標放置過程，可以自動比對測試結(jié)果與USB 2.0規(guī)范。測試結(jié)果自動作為詳細報告和摘要的一部分顯示，如圖2所示。

圖3. USB 2.0和3.0之間的物理層差別。

USB 3.0和物理層測試挑戰(zhàn)

USB 2.0技術(shù)的采用和接受速度表明這是一種成功的高帶寬總線。計算應用和數(shù)據(jù)存儲應用的持續(xù)演變既帶來了新機遇，也帶來了新挑戰(zhàn)。內(nèi)存容量不斷提高、視頻性能(如實時視頻流)不斷加速、圖形處理單元(GPU)不斷增強、便攜式電子器件與PC快速同步等行業(yè)趨勢，使USB 2.0性能面臨著發(fā)展瓶頸。

USB 3.0滿足了提高的帶寬需求，以支持應用提供更加實時的體驗。全世界目前正在使用的USB設(shè)備已經(jīng)達到數(shù)十億，因此USB 3.0 (稱為SuperSpeed USB)還提供了必要的向下兼容能力，支持傳統(tǒng)USB 2.0設(shè)備。圖3列明了USB 2.0和3.0之間的物理層差異。

除多種新功能外，SuperSpeed USB也帶來了新的設(shè)計和測試挑戰(zhàn)。USB 3.0擁有與現(xiàn)有高速串行技術(shù)(PCI Express.和串行ATA)類似的特點：8b/10b編碼，明顯的通道衰減，擴頻時鐘。熟悉SATA和PCIe測試方法的人可能會更好地準備處理與USB 3.0有關(guān)的測試挑戰(zhàn)。我們將考察一致性測試方法，以及怎樣獲得發(fā)射機、接收機、電纜和互連的最準確、最可重復的測量。此外，我們將介紹全面檢定和調(diào)試的其它技術(shù)，以提供完整的測試戰(zhàn)略。

圖4. SuperSpeed USB發(fā)射機一致性測試碼型。

注：

1. 在106個連續(xù)UI上測得，然后推斷到10-12 BER。

2. 在應用接收機均衡功能后測得。

3. 在圖6-14中TP1的參考通道和電纜末端測得。

4. 眼高在最大張開處測得(在眼寬中心± 0.05 UI)。

5. Rj指標用14.069 ´ 10-12 BER時的RMS隨機抖動計算得出。

圖5. USB 3.0發(fā)射機眼高和抖動要求。