串行数据物理层一致性测试系列之三--USB2.0的一致性测试分析

2015-10-28 09:05:07   来源:eefocus   

关键字: 串行数据  物理层  一致性测试  USB2

中心议题:

        ?USB2.0 一致性测试的内容及测试法
        ?用力科公司的QualiPHY软件快速进行USB2.0产品一致性测试
        解决方案:
        ?力科QualiPHY软件针对USB2.0物理层一致性测试的流程特点
        ?提供易用操作和人性化的操作界面
        ?全面而丰富的软件功能
        ?有效降低工程师操作仪器的复杂度
        ?提高测试效率

1、 USB2.0简介

 通 用串行总线USB是一种计算机外设连接规范,由PC行业的多家领导厂商联合制定,其中英特尔公司和微软公司占主导地位。USB规范推出以来历经1.0和 1.1版本,目前已发展到2.0版本,速度也有最初的1.5Mbps提升到480Mbps。由于其速度比标准串口快4千多倍,支持多个设备的同时连接,而 且具有真正的“即插即用”特性,因此一推向市场就受到了设备厂家的普遍青睐,如今已经被计算机、存储设备、游戏机、多媒体数字家电等数字产品广泛使用。

USB2.0 是一种4线串行系统,包括VBus,D-,D+和地线,D-和D+是数据传输线,VBus和地线传输5V电压。按照功能的不同,USB2.0产品可分为主 机(Host)、设备(Device)和集线器(Hub)三大类。还可以根据供电方式的不同将USB2.0设备分为总线供电(从主机汲取电流)和自供电两 种方式。为了适应不同类型应用对数据传输速度的要求,USB2.0定义了三种速率级别,分别是:

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典型的USB低速设备包括电脑鼠标、键盘,游戏机操控杆;而常见的全速设备包括电话、音频设备、传输压缩视频数据的设备。市面上大部分USB2.0都属于高速设备,包括数码相机、移动硬盘等。

2、 什么是USB2.0 一致性测试

俗 话说“没有规矩,不成方圆”。与IEEE802.3委员会负责制定以太网规范,PCI-SIG特别兴趣组负责制定PCI Express总线规范一样,USB的发展过程就是标准协议不断进步完善的过程,而负责USB协议标准化的组织被称为“USB Implementers Forum”,简称USB-IF。该组织由多家业界领导厂商组成,不仅负责制定USB的物理层、协议层的标准规范和实现细节,而且发布了一系列测试规范来 保证各厂家设计的USB产品能满足互操作性。何谓互操作性,简而言之就是A公司生产的USB设备无需送到B公司检测,就能被B公司生产的USB主机支持, 只要其在出厂前按照USB-IF制定的测试规范在专业认证机构验证后合格即可。任何一家厂商生产的USB产品经过统一规范验证后即能与任意其他厂家的 USB合格产品兼容,这是USB技术发展壮大的根本保证,只有这样才能鼓励创新,打破技术壁垒和垄断,推动行业的持续健康发展。

USB- IF制定的互操作性测试规范涵盖多个方面,包括信号质量、浪涌电流冲击、下跌、衰弱测试及协议层特性。考虑到USB架构的层次性,测试规范又按照主机、设 备、集线器、高速、全速、低速等划分成多个类别,每个类别的测试参数都不尽相同,其涵盖的全部参数都必须检测合格后才算通过(Pass)。以USB2.0 高速 设备为例,其需要测试的信号质量参数包括:
        ?? 眼图测试
        ?? 信号速率
        ?? 包结尾(EOP)宽度
        ?? 交叉点电压范围
        ?? JK 对抖动
        ?? KJ 对抖动
        ?? 连续抖动
        ?? 上升时间
        ?? 下降时间

按 照USB-IF制定的互操作性规范,使用专门仪器对USB产品进行检测的过程称为“Compliance testing一致性测试”。数字示波器是在物理层分析USB产品一致性的最佳仪器工具。USB-IF为通过一致性测试的USB2.0产品颁发“通过认 证”的专用标志,消费者在购买时必须选择包装箱上有该标志的产品才能获得质量保证。历史上最早通过USB-IF认证的产品为NEC开发的主控制器LSI和 美国Orange Micro公司开发的采用该LSI的PCI总线板。

3、 一致性测试面临的挑战

目前,进行USB2.0物理层一致性测试的主要仪器平台是高速数字示波器或串行数据分析仪包括力科的SDA,工程师在利用这些设备进行测试时,普遍面临如下困难:

3.1、如何掌握测试标准内容

USB2.0 是一种复杂的总线结构,既包括高速、全速、低速三种速率级别,也包括主机、设备、集线器三类产品,每种类别又包括多个参数需要测试,幅度、抖动、时序、过 程等特性都需要一一分析是否满足规范要求。USB2.0一致性测试规范对HighSpeed的Device分析就定义了几十个参数。每一种参数的测量对于 示波器的使用都定义了设置参数,如下1就是USB-IF对全速抖动测试的容限范围规定:
 

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        图1 全速USB设备抖动测试容限范围测试规范对每种参数都有合格范围,实际测量值必须落在这个范围才被判定为合格。

所以,测试工程师既需要掌握完整的测试参数列表,又需要了解每种参数对应的示波器工作状态,还需要清楚每个参数的合格测量范围。这是非常复杂的工作。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/1028/article_13714.html
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