安捷倫科技USB產(chǎn)品經(jīng)理 Jim Choate將在本文中，針對(duì)USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)會(huì)給市場(chǎng)帶來(lái)哪里些變化，以及會(huì)給工程實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)哪里些挑戰(zhàn)，發(fā)表自己的看法。文中將介紹數(shù)碼工程師將會(huì)用到的新技能，并且探討展頻時(shí)計(jì)方面可能存在的相符性問(wèn)題，同時(shí)還解釋了高速傳輸速率對(duì)于發(fā)射器、接收器與纜線系統(tǒng)的測(cè)試有何影響。最后，本文還探討了數(shù)碼標(biāo)準(zhǔn)的重要性，以及量測(cè)專業(yè)技術(shù)在執(zhí)行互通性測(cè)試時(shí)所扮演的重要角色。

USB 技術(shù)已廣為應(yīng)用于許多領(lǐng)域。Intel的調(diào)查結(jié)果顯示，全球 USB 產(chǎn)品出貨量已經(jīng)超過(guò) 60 億個(gè)，幾乎到了全世界每人都有一個(gè)的普及度。不僅如此，性能更先進(jìn)的 USB 3.0 技術(shù)可能進(jìn)一步取代其它界面，加速擴(kuò)大其市場(chǎng)占有率。

兼容型　USB　3.0　向下展頻　SSC　profile。

USB3.0系統(tǒng)可同時(shí)管理所有USB資料速率。

新的 USB 3.0 標(biāo)準(zhǔn)（SuperSpeed USB）訂定了比USB 2.0 高出10 倍的資料傳輸技術(shù)。傳輸速度的提高，預(yù)料將引發(fā)新一波的消費(fèi)性電子產(chǎn)品熱潮，對(duì)于渴望將影片傳送到智能型手機(jī)上的消費(fèi)者而言是一大福音。消費(fèi)者不斷升高的需求驅(qū)動(dòng)了此超高速標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，從一般使用者的角度來(lái)看，這是重大的技術(shù)演進(jìn)。

新標(biāo)準(zhǔn)全面撼動(dòng)資料傳輸發(fā)展

然而，演進(jìn)并不代表墨守成規(guī)。USB 3.0 界面支持高達(dá) 5 Gb/s 的資料速率及超過(guò) 200 MB/s 的資料容量，這項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)正全面撼動(dòng)資料傳輸發(fā)展。由于它的速度比 eSATA 和 FireWire還快，很可能會(huì)使得這兩種界面遭到淘汰。

PCI Express 界面雖是內(nèi)部匯流排，您也可透過(guò)轉(zhuǎn)接卡來(lái)使用這項(xiàng)技術(shù)，自如地在 PC 之間傳輸資料。而 USB 3.0 進(jìn)一步強(qiáng)化了效能，讓您無(wú)需使用轉(zhuǎn)接卡，便可用可與 PCI Express 相媲美的高輸送量來(lái)傳輸資料。不過(guò)，這并不代表 USB 3.0 會(huì)取代 PCI Express 技術(shù)的地位 – 目前出貨的 USB 3.0 主機(jī)仍然使用 PCI Express 卡，而是凸顯出支持高傳輸速率的 USB 3.0，可為工程師提供適用于各種應(yīng)用的優(yōu)異效能。

同時(shí)，USB 3.0 標(biāo)準(zhǔn)也改變了工程實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)況。USB 3.0 的架構(gòu)與 USB 2.0 截然不同，為提升速度，它內(nèi)含一個(gè)實(shí)體層，這一點(diǎn)與 PCI Express 技術(shù)極為相似。如此一來(lái)，專精USB 2.0 技術(shù)測(cè)試與除錯(cuò)的專業(yè)工程師將需要學(xué)習(xí)新的技能。

此外，使用高速 USB 3.0技術(shù)時(shí)，數(shù)碼工程師必須處理微波效應(yīng)，但他們?cè)谶@方面毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)。數(shù)碼設(shè)計(jì)人員還需解決信號(hào)路徑的路由與阻抗控制問(wèn)題，這些都是 USB 3.0設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要求。在設(shè)計(jì)接收器時(shí)，由于需部署復(fù)雜的 PLL（鎖相回路）和主動(dòng)式接收器等化功能，因此設(shè)計(jì)難度提高了十倍。

USB 3.0 產(chǎn)品都必須包含展頻時(shí)計(jì)

設(shè)計(jì)人員面對(duì)的最大改變之一是，所有 USB 3.0 產(chǎn)品都必須包含展頻時(shí)計(jì)（SSC）。SSC 主要用來(lái)消除或降低 EMI（電磁干擾）。對(duì)芯片設(shè)計(jì)者而言，他們很難用低成本設(shè)計(jì)來(lái)部署可有效控制的 SSC 調(diào)變技術(shù)。

有些主機(jī)板并未正確地部署中心展頻 SSC 時(shí)計(jì)，違反了 USB 3.0 規(guī)格要求。中心展頻波形profile以標(biāo)稱頻率為中心，進(jìn)行等量的上下調(diào)變，例如 +2500/-2500 ppm。如果系統(tǒng)未妥適地部署中心展頻 SSC，則大多數(shù) USB 3.0 元件就無(wú)法與之兼容。當(dāng)消費(fèi)者購(gòu)買了主機(jī)外接插卡，并將其插入系統(tǒng)時(shí)計(jì)不一致的系統(tǒng)中，將會(huì)很失望地發(fā)現(xiàn)兩者不兼容。

元件廠商已經(jīng)找到解決這個(gè)問(wèn)題的辦法，例如關(guān)閉 SSC。其實(shí)，真正一勞永逸的方法是，系統(tǒng)廠商應(yīng)確保自身產(chǎn)品符合 PCI Express 和 USB 3.0 的 SSC 規(guī)格要求。為達(dá)成此一目標(biāo)，PCI Express 廠商聯(lián)盟和 USB-IF 兼容性小組必須共同克服這個(gè)難題。

USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)要求回溯兼容性

另一方面，USB 3.0 標(biāo)準(zhǔn)要求向后兼容性，進(jìn)ㄧ 步提高了符合兼容性標(biāo)準(zhǔn)的元件設(shè)計(jì)的難度。隨著 USB 標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)，其資料速率已經(jīng)由 1.5 Mb/s、12 Mb/s（USB 1.1），躍升到 480 Mb/s（USB 2.0），現(xiàn)在更提高到 5 Gb/s（USB 3.0）。由于每個(gè)不同版本的 USB 標(biāo)準(zhǔn)，其兼容性測(cè)試規(guī)格都不相同，而不同的資料速率與信號(hào)位準(zhǔn)共存，更大幅提高了元件的復(fù)雜度和測(cè)試要求。不過(guò)，向后兼容的規(guī)格，使得消費(fèi)者能夠彈性地混合搭配不同速度和傳輸容量的外圍配備。這種靈活性也是 USB 的主要優(yōu)勢(shì)之一。

USB 3.0 標(biāo)準(zhǔn)將資料速率提升了 10 倍，使得發(fā)射器、接收器和纜線系統(tǒng)的測(cè)試面臨新的挑戰(zhàn)。為了測(cè)試 SuperSpeed發(fā)射器兼容性和通道效應(yīng)，工程師需使用高頻寬示波器和兼容性碼型來(lái)量測(cè)發(fā)射波形。由于 USB 3.0 支持超長(zhǎng)的通道拓?fù)?，因此工程師需透過(guò)長(zhǎng)通道對(duì)發(fā)射器和接收器進(jìn)行兼容性測(cè)試。也就是說(shuō)，工程師須使用3 公尺長(zhǎng)的纜線和額外長(zhǎng)度的 PCB 軌跡線（主機(jī)是 5 英寸，元件是 11 英寸）來(lái)測(cè)試實(shí)體層特性。

透過(guò)兼容測(cè)試確保產(chǎn)品具電氣互通性

他們的目標(biāo)是透過(guò)兼容性測(cè)試，確保其 USB 3.0 產(chǎn)品具備絕佳的電氣互通性。然而，少數(shù)幾個(gè)產(chǎn)品樣品通過(guò)兼容性測(cè)試，并不代表這款產(chǎn)品在不同條件下，或在采用新的制程后，還具有同樣的效能。在此情況下，余裕測(cè)試可讓設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品兼容性深具信心。

安捷倫科技對(duì)測(cè)試流程的要求即十分嚴(yán)格，我們?yōu)楣こ處熖峁└鞣N先進(jìn)量測(cè)儀器，確保他們能夠按照標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試元件和裝置的特性。許多情況下，我們還提供各種執(zhí)行測(cè)試的方法。我們不只是銷售儀器，同時(shí)還竭盡全力協(xié)助他們以最有效的方式分析元件特性。

為了銷售完整的特性分析解決方案，我們需要深入地了解USB標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格。安捷倫是 USB 應(yīng)用廠商論壇（USB-IF）的重要成員，我們非常了解這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)標(biāo)準(zhǔn)制定貢獻(xiàn)卓著。藉由積極參加這些標(biāo)準(zhǔn)的制定，安捷倫為 USB 設(shè)計(jì)工程師提供兩大優(yōu)勢(shì)，首先，可根據(jù)工程師的需求，適時(shí)地推出合適的產(chǎn)品。其次，由于安捷倫積極參與各種插拔大會(huì)、研習(xí)營(yíng)和研討會(huì)，因此能夠隨著標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，推出最合適的解決方案，讓工程師能夠藉此設(shè)計(jì)出最可靠的產(chǎn)品，這是其它儀器廠商望塵莫及的優(yōu)勢(shì)。

新的 USB 3.0 標(biāo)準(zhǔn)將大幅增強(qiáng)各種電子元件的效能。安捷倫已經(jīng)為工程師們準(zhǔn)備好了所需的測(cè)試與量測(cè)工具，可協(xié)助他們克服一切困難，更快地設(shè)計(jì)并推出符合標(biāo)準(zhǔn)的全新元件。［本文內(nèi)容為安捷倫科技USB產(chǎn)品經(jīng)理Jim Choate提供］

圖說(shuō)：USB 3.0 系統(tǒng)可同時(shí)管理所有 USB 資料速率。