USB3.0認(rèn)證的新測(cè)試要求和應(yīng)對(duì)方案詳解

隨著主流市場(chǎng)即將演進(jìn)到SuperSpeed USB，許多設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)正力圖加快設(shè)計(jì)認(rèn)證。本文將為您提供專家建議參考，幫助您輕松完成這一過程。

盡管市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了早期的USB 3.0產(chǎn)品，但主流市場(chǎng)轉(zhuǎn)向SuperSpeed USB還有待時(shí)日。部分原因在于，USB 2.0接口無所不在，且生產(chǎn)成本低廉。高帶寬設(shè)備（如攝像機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備）已經(jīng)率先演進(jìn)到SuperSpeed USB。但就目前而言，基于成本因素考慮，USB3.0實(shí)施仍限于較高端的產(chǎn)品。

大規(guī)模部署任何新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（包括USB3.0）都存在內(nèi)在挑戰(zhàn)。此外，USB2.0到USB 3.0并非簡(jiǎn)單的跳躍，其性能提高了十倍之多。盡管性能得到大幅度提升，但消費(fèi)者對(duì)低成本互連設(shè)備的預(yù)期并沒有改變。這就給工程師們帶來了明顯的壓力，需要在一個(gè)原本速度很低的信號(hào)通道上傳輸高速率信號(hào)，同時(shí)要在各種條件下保證可靠性、互操作能力和高性能。為保證物理層(PHY)一致性和認(rèn)證，測(cè)試變得空前關(guān)鍵或重要。

USB 3.0擁有許多其它高速串行技術(shù)（如PCI Express和串行ATA）共有的特點(diǎn)：8b/10b編碼，明顯的通道衰減，擴(kuò)頻時(shí)鐘。本文將介紹一致性測(cè)試方法及怎樣對(duì)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)及線纜和互連進(jìn)行最精確的、可重復(fù)的測(cè)量。在掌握了這些竅門之后，您便可以更有效地準(zhǔn)備SuperSpeed PIL(Platform Integration Lab)之行了。

High Speed Vs. SuperSpeed

USB設(shè)備達(dá)數(shù)十億，因而USB 3.0也提供了向下兼容能力，支持傳統(tǒng)USB 2.0設(shè)備。然而，USB 2.0和3.0在物理層有多種差異 （表1）。

表1. USB 2.0 和 SuperSpeed USB物理層區(qū)別

SuperSpeed USB一致性測(cè)試已經(jīng)有明顯變化，以適應(yīng)更高速接口帶來的新挑戰(zhàn)。USB 2.0接收機(jī)驗(yàn)證需要執(zhí)行接收機(jī)靈敏度測(cè)試。USB 2.0設(shè)備必須對(duì)150 mV及以上的測(cè)試包做出響應(yīng)，并且忽略100 mV以下的信號(hào)。

SuperSpeed USB接收機(jī)必須面對(duì)更多的信號(hào)損傷，因此測(cè)試要求要比USB 2.0更加苛刻。設(shè)計(jì)人員還必須考慮傳輸線效應(yīng)，在發(fā)射機(jī)中使用均衡技術(shù)（包括去加重），在接收機(jī)中使用連續(xù)時(shí)間線性均衡技術(shù)(CTLE)。此外，現(xiàn)在還要求在接收機(jī)上進(jìn)行抖動(dòng)容限測(cè)試，使用擴(kuò)頻時(shí)鐘(SSC)和異步參考時(shí)鐘可能會(huì)導(dǎo)致互操作能力問題。

評(píng)估USB 3.0串行數(shù)據(jù)鏈路另一個(gè)重要部分是被測(cè)波形與互連通道的聯(lián)系非常復(fù)雜。不能再認(rèn)為只要發(fā)射機(jī)輸出滿足了眼圖模板，電路就一定能在傳輸損耗滿足要求的通道中正常工作。想了解發(fā)射機(jī)余量一定時(shí)的最差的傳輸通道，您需要在一致性測(cè)試要求以外建立通道和線纜組合模型，使用通道建模軟件，分析通道效應(yīng) (圖1)。

圖1. 軟件工具，可以針對(duì)參考測(cè)試通道分析USB 3.0 通道效應(yīng)。