再谈USB3.0 测试关键技术

笔者这篇文章总结了 USB3.0 的测试方案,归纳 USB3.0 发射并重点介绍接收测试的一些关键技术和原理,比如 USB 3.0 的一致性通道、抖动传递函数、接收端的均衡技术、接收端抖动一致性和容忍度测试的原理、如何进入环回、如何进行 SER(误符号率)测试、以及一些实际测试中的常见问题,与读者分享

再谈USB 3.0测试的关键技术

安捷伦科技(中国)有限公司 马卓凡

前言:

随着Intel发布Ivy Bridge平台，Panther Point芯片组直接支持USB 3.0接口，AMD之前也有直接支持USB 3.0的Hudson D3/M3芯片组推出，PC厂商已不必再采用第三方桥接芯片从PCIe 2.0扩展USB 3.0，这将会加速推动USB 3.0技术的推广与发展，现在已经有越来越多外围的硬盘等存储设备支持USB 3.0标准，也有一些视频传输的产品支持USB 3.0的接口，USB - IF（USB实施者论坛）预计在2012年底智能手机和平板电脑等移动终端也会发布配备有Micro USB接口USB3.0产品。笔者最近也遇到不少开发测试人员希望了解如何测试USB 3.0 Rx（接收端）性能，相对来说开发测试者可能对Tx（发射端）指标的测试验证更熟悉，其方案是基于示波器来完成的，测试方法也相对容易着手，但对于Rx的测试，在计算机及高速总线领域却是很新的，笔者这篇文章将总结USB3.0 的测试方案，归纳USB3.0 发射并重点介绍接收测试的一些关键技术和原理，比如USB 3.0的一致性通道、抖动传递函数、接收端的均衡技术、接收端抖动一致性和容忍度测试的原理、如何进入环回、如何进行SER（误符号率）测试、以及一些实际测试中的常见问题，与读者分享。 USB 3.0概述

自从USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）诞生起，这种接口因为其简单易用、支持热插拔、速度快等特点而被广泛应用于当今的电子产品中，堪称是PC平台上最成功的I/O接口技术，除了PC及外设外，也成为手机、数码相机、打印机及各种消费电子产品标配的接口。USB规范历经多年的发展从第一代的USB 1.0 低速（Low Speed）、USB 1.1 全速（Full Speed），演进到USB 2.0高速（High Speed）标准，传输速率达到480Mb/s，但考虑到总线的协议开销、接口性能等问题，实际上优化的传输速度最高也只有二三十MB/s。由于计算机性能及外设技术的发展，高清视频传输以及大容量数据存储的需求，USB2.0的传输速度逐渐成为瓶颈，USB组织在2008年底正式发布了USB 3.0 规范，总线信号速率达到5Gb/s，实际的数据吞吐速率可达200MB/s以上。

USB 3.0又称为SuperSpeed USB总线，与高速（High Speed）USB总线相比，为了做到对USB2.0的向下兼容，它保留了USB2.0信号线（D+，D-，Vbus，GND），在此基础上增加了两对USB 3.0超高速差分信号（SSTX+，SSTX-，SSRX+，SSRX-），一组差分对用来发射信号，另一组接收信号，从而实现全双工传输，超高速信号传输速率达到5Gb/s，采用8B/10B编码机制，电流最大达到900mA，为了降低EMI，增加了SSC（扩频时钟）功能。

笔者这篇文章总结了 USB3.0 的测试方案,归纳 USB3.0 发射并重点介绍接收测试的一些关键技术和原理,比如 USB 3.0 的一致性通道、抖动传递函数、接收端的均衡技术、接收端抖动一致性和容忍度测试的原理、如何进入环回、如何进行 SER(误符号率)测试、以及一些实际测试中的常见问题,与读者分享

目录

前言: ............................................................................................................................... 1

USB 3.0概述 ................................................................................................................... 1

一致性通道（Compliance Channels） .......................................................................... 3

接收均衡技术CTLE ........................................................................................................ 4

抖动传递函数（JTF, Jitter Transfer Function） ............................................................ 5

发射端的眼图和抖动测量 ............................................................................................. 5

扩频时钟（SSC） ........................................................................................................... 6

一致性测试码型（Compliance Pattern） ..................................................................... 7

USB 3.0接收端抖动一致性及抖动容忍度测试 ........................................................... 8

去加重（De-emphasis）信号生成的方法 .................................................................. 10

Rx抖动一致性测试和容忍度测试 .............................................................................. 11

如何让被测件进入环回（loopback）模式及Rx测试中的一些问题 ...................... 13

如何测试误符号率（SER） ......................................................................................... 15

USB 3.0 Droop/Drop测试 ............................................................................................. 16

USB 3.0测试总结 ......................................................................................................... 17

参考资料 ....................................................................................................................... 18

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