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USB平臺的演進 自USB推出以來，USB-IF繼續發布該接口標準的新變體。2000年，USB-IF推出的USB 2.0，為用戶更高帶寬的設備如視頻會議攝像機和高分辨率打印機提供增加的數據吞吐率。USB 2.0 提供三種數據率選擇，包括低速1.5Mb/s，全速12Mb/s和高速480Mb/s。進一步發展是引入了允許用戶以無線方式連接多達127臺設備的無線 USB。無線 USB 提供的帶寬在 3m 時高達480Mb/s，10m時達110Mb/s。 通過發布超速USB 3.0，現在進一步增強了USB平臺。USB 3.0與早期版本后向兼容，旨在滿足富媒體和大型數字文件傳輸帶寬的要求。USB 3.0規定的5Gb/s數據率和200Mb/s的數據吞吐率是USB 2.0的10倍。USB系統的演進如圖1所示，USB3.0可以兼容各種傳輸標準，如圖2 所示。 
USB 3.0 的推出解決了 USB 2.0 一些性能瓶頸問題。為實現更高的性能水平，USB 3.0 另外增加了 4 條互連線。這樣整個配線系統總共就有 8 條線，其中 4 條遵從 USB 2.0 規范和用于確保向后兼容性。另增的 4 條線配置為專門用于 USB 3.0 通信的 2 對線。它們采用全單工工作模式，一對線發送，另一對線接收。高速 USB 2.0 提供 480Mb/s 的數據率，但實際數據吞吐率往往受 I/O 性能限制而超不過 35Mb/s。當下載較大文件時，較高的吞吐率能節省可觀的傳輸時間。USB 3.0 可提供高達 5Gb/s 的數據傳輸率和 200Mb/s 以上的數據吞吐率，實際中的表現區別詳見表1。
USB 的體系結構允許所有這些數據率在公共 PC 宿主機控制下同時共存于同一配置中。這就提供了混用具有不同速度和吞吐率要求的各種外設的靈活性。USB 規范大家庭中的 USB 2.0、無線 USB 和現在的 USB 3.0 各自滿足不同的應用需要，必將在市場中共存。設計師可選擇滿足其產品特定需要的規范。無論選擇何種規范，都需要通過堅實可靠的測試方法確保最終產品符合相關標準的要求。 對于USB設備和系統設計師來說，成功通過一致性測試對于確保一致性和互操作性是至關重要的。USB 的每種變體都有自己的一致性測試規范。不同變體有一些共同性的測試，但隨著數據率的增加，要求對增加的高速響應進行更全面的測試。對于 USB 2.0 高速模式和 USB 3.0，還需要對 RF 響應進行驗證。安捷倫科技積極參與 USB 實施者論壇(USB-IF)的活動，能影響和迅速應對測試規范的變化，提供可滿足目前所有 USB 變體測試的各種解決方案，經 USB-IF 認可適用于世界各地的一致性工作室和測試實驗室。 USB 3.0 測試解決方案 傳輸速度增加了10 倍的USB 3.0 對測試發送器、接收器和配線系統提出新挑戰。 發送器測試 在進行 USB 3.0 發送器一致性測試時，必須使用相位匹配 SMA 電纜，在“一致性通道”的末端用 SMA 終端的發送器信號測量。Agilent USB 3.0 測試夾具提供高性能的 USB 3.0 信號中間分路，以支持使用 SMA 終端的發送器和接收器測試(如圖3)。
在測試發送路徑時，必須用高速示波器測量采用規定碼型的傳輸波形。從而能進行眼圖分析和測量信號的幅度、抖動、平均數據率及上升/下降時間。Agilent 90000 系列示波器提供高達 13GHz 的帶寬。它可與 U7243A USB 3.0 發送器一致性測試應用軟件一起執行 USB 3.0 規范定義的發送器一致性測試和驗證測試。 接收器測試 USB 3.0 規定設備內的誤碼計數器可以從內部檢查接收器的誤碼性能。規范提供的測試模式包括將接收到的數據環回至設備發送器的能力。 測試接收器的靈敏度需要有可控制的激勵或碼型發生器，以提供對被測接收器的校準抖動輸入。用集成的誤碼計數器進行測量需要用示波器或 BERT 讀取和解碼得到的結果。對異步環回工作模式中沒有內部誤碼計數器的測試，則需要用 BERT 或協議分析儀評估得到誤碼流。這種誤碼計數器方法僅限于內部設備能夠識別的一致性碼型。雖然這是足夠簡單的通過/失敗測試，但對于調試和表征則是不夠的。 一般要通過接收器應力測試描述 USB 設備在不同幅度和抖動條件下的性能。這就要求碼型發生器能夠施加這些不同條件，包括對目標誤碼率產生真實隨機抖動的能力。 Agilent 的系列測試解決方案解決了這些問題。對于 USB 3.0，Agilent N4903B J-BERT能產生激勵設備所需要的碼型，包括在抖動容限測試中向設備施加應力的能力。示波器和 Agilent N5990A測試自動化軟件平臺能解碼捕獲結果。也可在環回工作模式中用 Agilent BERT 和 Ellisys的超速協議分析解決方案表征設備性能。Ellisys EX280 是集成于 N5990A 中的測試自動化軟件;JBERT 和 EX280 都是完全自動化的。 通道測試 由于 USB 3.0 增加了帶寬和通道長度，因此需要對電纜、連接器和通道驗證做更多測試。為確保設計符合差分阻抗和斜扭目標，DR/TDT 測量是必不可少的。必須通過 VNA 測量精確驗證達到回波損耗、插入損耗和近端/遠端串擾的要求。 測試方案主要優點 自動化 Rx 測試 抖動容限曲線(圖4)是了解接收器真實抖動性能的關鍵。N5990A 自動化測試平臺不僅提供自動的接收機一致性測試，而且還提供包括抖動容限的自動接收器表征。它模擬真實條件，向 DUT 的規定部分人為施加特定特性的信號應力。與那些在軟件中建立文件，然后向每一抖動測試點加載波形的其它費時解決方案不同，N5990A 用包括校準抖動在內的正確激勵掃描;從而把測量時間減到最小。為確保儀器抖動特性的驗證和在測試前補償互連容限，自動校準能力是至關重要的。
測試夾具 U7242A USB 3.0 測試夾具提供 USB 3.0 一致性測試要求的發送器和接收器測量點接入，從而有助于簡化 USB 3.0 測量過程。它有與示波器和 J-BERT 的直接 SMA 連接，以實現容易和精確的測量。它還包括至 InfiniiMax 有源差分探頭的探測連接，可用于表征和測試 USB 3.0 和 USB 2.0 流量的有源總線信令。 投資保護 由于有適用于總線標準 USB、PCI Express、SATA 和 DisplayPort 測試的信號生成和分析能力，Agilent USB 解決方案提供了投資保護。所有這些總線標準可使用同樣的發送器和接收器硬件。此外，90000 系列示波器是具有可升級帶寬、可升級存儲器和應用服務器許可的實時示波器。 Agilent USB 3.0測試系列產品 U7243A 是適用于 Infiniium 示波器的 USB 3.0 超速電性能驗證和一致性測試軟件。U7243A USB 3.0 電測試軟件采用 USB 3.0 rev 1.0 規范和測試規范草案中規定的測試方法和算法。使用 USB – IF SigTest 實用程序與 U7243A USB 3.0 電測試軟件所得到的測試結果，與使用獨立 USB-IF SigTest 工具在 USB-IF 工作室或測試實驗室所進行發送器一致性驗證得到的結果是相符的。 90000系列 Infiniium 示波器提供高性能的實時測量系統，極低的噪聲本底、抖動噪聲本底和觸發抖動，因此是信號完整性測量和抖動測量的理想工具。該系列有 2.5GHz 至 13GHz 的多種型號，可在未來需要時進行帶寬升級。 U7242A USB 3.0 電氣測試夾具，提供 USB 3.0 一致性測試要求的發送器和接收器測量點接入，從而有助于簡化 USB 3.0 測量過程。為發送器測量提供測試點接入，為發送器和接收器驗證和一致性測試提供 USB 3.0 規范要求的單端測量，使用有源探頭的差分測量為調試和驗證測試提供有效總線交易，USB 3.0 電源探測特性能容易地進行電源瞬態和穩態測量。 USB 3.0 接收器測試解決方案基于 J-BERT N4903B，集高質量精密數據發生器與預校準抖動源于一體，以獲得可靠和可重復的測試結果。即使對于多臺 J-BERT B 的情況，也可通過設計得到一致性的 J-BERT B 測試結果。基于真實噪聲源(無界周期隨機抖動)的隨機抖動能力符合標準對目標誤碼率的要求。J-BERT B 提供隨時和在測試期間對變化應力條件的控制。例如在測試中實時調整信號幅度或抖動應力水平。J-BERT B 基于碼型特性的碼型序列器和存儲器可在接收器應力測試前和改變測試碼型前自動接通測試模式。因此能容易適應特定的硅實現，或為進行調試改變測試碼型。誤碼探測器的集成信號分析特性可測量和校準測試裝置，而不需要測量抖動、幅度等參數的額外儀器。 E5071C 網絡分析儀具有同檔儀器中較高的射頻性能和較快的速度，寬頻率范圍和各種通用功能。E5071C 是制造和研發工程師評估 20GHz 頻率范圍射頻元件和電路的一種解決方案。USB 3.0 電纜一致性 MOI 要求選件 010 和 480/485/4K5 之一。 Agilent 接收機測試軟件 N5990A 選件 102 覆蓋 USB 2.0 和 USB 3.0。它為 U7243A 一致性測試套件補充了接收器一致性測試，抖動容限測試，靈敏度測試和恒定參數應力測試。對于 USB 3.0 接收器測試，N5990A 選件 102 控制J-BERT N4903A/B 和其他儀器。 N5990A選件202提供綜合測試報告的至 U7243A 接口。 參考文獻: [1] Agilent Technology.USB Design and Test–A Better Way[D].2009 [2] omtp.org.OMTP Local Connectivity: Data Connectivity[R]. 2006 [3] USB Implementers Forum. USB Standard[S] [4] Agilent Technology.Infiniium 90000 Datasheet[D] [5] Agilent Technology.Agilent USB Test Solutions[R].www.agilent.com/find/USB 來源:安捷倫科技 |
