USB测试USB测试信号完整性测试

自1995年USB1 .0 的规范发布以来， USB(Universal Serial Bus)接口标准经过了20多  年的持续发展和更新，已经成为PC和外设连接使用的接口。USB历经了多年的发 展，从代的USB1 .0低速(Low Speed) 、USB1 . 1全速(Full Speed)标准，逐渐演进到第 2代的USB2 .0高速(High Speed)标准和第3代的USB3 .0超高速(Super Speed)标准。这   些标准目前都已经得到的应用。

后来，为了应对eSATA 、ThunderBolt等标准对USB标准的威胁， USB协会又分别在  2013年和2017年发布了USB3. 1及USB3.2的标准。在USB3. 1标准中新定义了10Gbps 速率以及对Type-C接口的支持；在USB3.2标准中，又基于Type-C接口提供了对X2模 式的支持，可以通过收发方向各捆绑2条10Gbps的链路实现20Gbps的数据传输。而新 的USB4.0标准已经于2019年发布，可以通过捆绑2条20Gbps的链路实现40Gbps的接 口速率。表3. 1是USB各代总线的技术对比。

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第二项测试是发射机均衡测试，这项测试也与USB4预置值有关。这项测试的目标，是确保发射机均衡落在规范的极限范围内。新USB4方法要求每个预置值3个波形，而PCIe Gen 3/4则要求一个波形。现在一共需要48个波形，因此耗时很长！

USB4中接收机测试和校准变化现在我们讨论一下USB4中接收机测试和校准有哪些变化。首先，USB4必需对全部5个SJ频率执行接收机校准。这较USB3.2接收机校准变化很大，在USB3.2中我们只在100MHzSJ频率执行校准，然后使用相同的压力眼图校准进行接收机测试。USB4还有两种测试情况，我们需要进行自动调谐或精调，来满足压力眼图或总抖动目标。情况1是低插损(短通道)，情况2是比较大插损(长通道)，这也要耗费很长时间。下一步是USB4接收机测试，或者我们怎样运行传统抖动容差测试。抖动容差测试的目标之一，是扫描SJ或幅度，找到边界，或者找到哪里开始出现误码。为了执行这项测试，我们需要先使用边带通道初始化链路，然后开始BER测试。然后我们要一直监测误码，因为USB4现在采用机载误码计数器，而不是BERT上的传统误码检测器。这个过程涉及到多个步骤。 测量USB测试眼图测试示波器里的USB协议触发条件；

a)USB-IFUSB4ETT软件下图是USB-IF新推出的USB4ETT(USB4.0ElectricalTestTool)工具的实际界面，它可以通过USB4ElectricalTestT；手动控制)或者USB4ElectricalTestToolCLI.exe(commandlineinterface；自动化编程控制)两种方式，使被测设备产生必须的测试码型。

b)TransmitterPresetCalibrationUSB4.0信号为了补偿有损链路带来的损耗，定义了16种发送端均衡(Preset0~Preset15)，测试规范规定在做发送端测试前，需要对每一个接口的每一对高速信号支持的每一种速率分别做Preset的校准，选择能够提供值小DDJ值的Preset值，把它设定到被测体的固件里，作为后续验证的基础。

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USB3. 1的Type-C的外设接收容限的典型测试环境，测试系统中心是 一 台高性能的误码仪。误码仪可以产生5～10Gbps的高速数据流，同时其内部集成时钟恢 复电路、预加重模块、噪声注入、参考时钟倍频、信号均衡电路等。接收端的测试中用到了 USB协会提供的测试夹具和1m长的USB电缆，用于模拟实际链路上电缆以及Host/ Device上PCB走线造成的ISI 的影响。

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这个测试对于激励源即误码仪的码型发生部分的要求很高。首先，其要能产生高质量 的高速数据流，码型发生器固有抖动要非常小才不会影响正常的抖动容限测试；其次，要能 在数据流调制上幅度、频率精确可控的抖动分量。抖动分量中除了要有随机抖动外，还要有 不同频率和幅度的周期抖动，图3.22是对接收容限测试中需要添加的各种抖动分量以及信 号幅度、预加重的要求。测试要在多种频率的周期抖动条件下进行并保证在所有情况下误 码率都小于1.0×10- 12

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Type - C的接口是双面的，也就是同 一 时刻只有TX1+/TX1 一 或者TX2+/TX2 - 引脚上会有USB3 . 1信号输出，至于哪 一面有信号输出，取决于插入的方向。如图3 . 18所 示，默认情况下DFP设备在CC引脚上有上拉电阻Rp,UFP设备在CC引脚上有下拉电阻 Ra,根据插入的电缆方向不同，只有CCl或者CC2会有连接，通过检测CCl或者CC2上的 电压变化，DFP和UFP设备就能感知到对端的插入从而启动协商过程。

信号质量的测试过程中，由于被测件连接的是测试夹具，并没有真实地对端设备插入，这就需要人为在测试夹具上模拟电阻的上下拉来欺骗被测件输出信号 USB测试USB测试信号完整性测试