USB 3.0 测试解决方案
时间：2010-03-27 09:12:00
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[导读]USB 3.0 的推出，的确解决了一些 USB 2.0性能瓶颈的问题。HighSpeed USB 2.0 提供 480Mbps 的数据率。但实际数据传输率往往受 I/O 性能限制而超不过 35MB/s。当下载较大文件时，较高的传输率能节省可观的传输时间。U
USB 3.0 的推出，的确解决了一些 USB 2.0性能瓶颈的问题。HighSpeed USB 2.0 提供 480Mbps 的数据率。但实际数据传输率往往受 I/O 性能限制而超不过 35MB/s。当下载较大文件时，较高的传输率能节省可观的传输时间。USB 3.0 可提供高达 5Gb/s 的数据传输率和 200MB/s 以上的数据传输率。
为实现更高的性能水平，USB 3.0 另外增加了 4 条互联机。如此一来，整个配线系统就共有 8 条线，其中 4 条遵从 USB 2.0 规范和用于确保向下兼容性。另增的 4 条线配置为专门用于 USB 3.0 通信的 2 对线。它们采用全双工工作模式，一对线发送，另一对线接收。
增加了10 倍的 USB 3.0 数据率，将能应对测试发送器、接收器和配线系统的新挑战。但也因此，在USB 3.0 标准高速测试的需求也就更加重要。
USB3.0 三大测试
发送器测试
在进行 USB 3.0 发送器一致性测试时，必须使用相位匹配 SMA 电缆，在「兼容性通道」的末端用 SMA 终端的发送器信号测量。优良的USB 3.0 测试夹具必须提供高性能的 USB 3.0 信号中间分路，以支持使用 SMA 终端的发送器和接收器测试。
在测试发送路径时，必须用高速示波器测量采用规定码型的传输波形。从而能进行眼图分析和测量信号的幅度、抖动、平均数据率及上升∕下降时间。
接收器测试
USB 3.0 规定设备内的误码计数器可以从内部检查接收器的误码性能。规范提供的测试模式包括将接收到的数据环回至设备发送器的能力。
测试接收器的灵敏度需要有可控制的讯号源或码型产生器，以提供对被测接收器的校准抖动输入。用集成的误码计数器进行测量，需要用示波器或 BERT 读取和解碼得到的结果。对异步回路工作模式中没有内部误码计数器的测试，则需要用 BERT 或协议分析仪评估得到的误码率。
这种误码计数器方法仅限于内部设备能够识别的一致性码型。虽然这是足够简单的通过∕失败测试，但对于除错和特性描述则是不够的。
一般要通过接收器应力测试描述 USB 设备在不同幅度和抖动条件下的性能。这就要求码型发生器能够施加这些不同条件，包括对目标误码率产生真实随机抖动的能力。
优良的测试解决方案必须解决这些问题。对于 USB 3.0，必须产生所需要的码型，包括在抖动容限测试中向设备施加应力的能力。以Agilent旗下方案为例，示波器和 Agilent N5990A测试自动化软件平台能译码捕获结果。也可在环回（loop back）工作模式中用 Agilent BERT 和 Ellisys的超速协议分析解决方案表征设备性能。Ellisys EX280 是集成于 N5990A 中的测试自动化软件；因此 JBERT 和 EX280 都是完全自动化的。
通道测试
由于 USB 3.0 增加了带宽和有更长的通道长度（channel lengths），因此需要对电缆、连接器和通道验证做更多的测试。
为确保设计符合差动阻抗和斜扭（skew）目标，TDR/TDT 测量是必不可少的。必须通过 VNA 测量精确验证达到回波损耗（return loss）、插入损耗（insertion loss）和近端∕远程串音（near/far end crosstalk）的要求。
选择测试解决方案的关键
使用 USB – IF SigTest 实用程序与USB 3.0 电测试软件所得到的测试结果，与在 USB-IF实验室所进行的发送器一致性验证，必须得到一致的结果。
投资保障
由于USB-IF有明定USB3.0各项规格，一个优良的USB 一致性测试解决方案，必需同时符合 USB-IF 所规定的一致性测试覆盖要求，确保客户采用该解决方案时，通过测试的产品将完全符合最新标准。以Agilent的USB 3.0 SuperSpeed电性能验证和兼容性测试软件U7243A 为例，即适用于 Infiniium 示波器，并采用 USB 3.0 rev 1.0 规范和测试规范草案中规定的测试方法和算法。
再者，因适用于总线标准 USB、PCI Express、SATA 和 DisplayPort 测试的信号生成和分析能力，USB 解决方案必须提供投资保障。所有这些总线标准可使用同样的发送器和接收器硬件，甚至要具有可升级带宽、存储器和应用测试软件的实时示波器。
自动化 Rx 测试
抖动容限曲线是了解接收器真实抖动性能的关键。自动化测试平台不仅提供自动的接收机兼容性测试，而且还提供包括抖动容限的自动接收器特性描述。它模拟真实条件，向 DUT 的规定部分人为施加特定特性的信号应力。正确讯号源扫描可将测量时间减到最小。为确保仪器抖动特性的验证和在测试前讯号连接的补偿，自动校准能力是至关重要的。
测试夹具
USB 3.0 测试夹具提供 USB 3.0 兼容性测试要求的发送器和接收器测量点接入，从而有助于简化 USB 3.0 测量过程。它有与示波器和 J-BERT 的直接 SMA 连接，以实现容易和精确的测量。它还包括至主动式差动探头的探测连接，可用于表征和测试 USB 3.0 和 USB 2.0 流量的主动总线信号发动。
? 为发送器测量提供测试点接入
? 为发送器和接收器验证和一致性测试提供 USB 3.0 规范要求的单端测量
? 使用主动式探头的差动测量为除错和验证测试提供极佳的讯号质量
? USB 3.0 电源探测特性能容易地进行电源瞬时（power states）和稳定性（steady state）测量
为实现更高的性能水平，USB 3.0 另外增加了 4 条互联机。如此一来，整个配线系统就共有 8 条线，其中 4 条遵从 USB 2.0 规范和用于确保向下兼容性。另增的 4 条线配置为专门用于 USB 3.0 通信的 2 对线。它们采用全双工工作模式，一对线发送，另一对线接收。
增加了10 倍的 USB 3.0 数据率，将能应对测试发送器、接收器和配线系统的新挑战。但也因此，在USB 3.0 标准高速测试的需求也就更加重要。
USB3.0 三大测试
发送器测试
在进行 USB 3.0 发送器一致性测试时，必须使用相位匹配 SMA 电缆，在「兼容性通道」的末端用 SMA 终端的发送器信号测量。优良的USB 3.0 测试夹具必须提供高性能的 USB 3.0 信号中间分路，以支持使用 SMA 终端的发送器和接收器测试。
在测试发送路径时，必须用高速示波器测量采用规定码型的传输波形。从而能进行眼图分析和测量信号的幅度、抖动、平均数据率及上升∕下降时间。
接收器测试
USB 3.0 规定设备内的误码计数器可以从内部检查接收器的误码性能。规范提供的测试模式包括将接收到的数据环回至设备发送器的能力。
测试接收器的灵敏度需要有可控制的讯号源或码型产生器，以提供对被测接收器的校准抖动输入。用集成的误码计数器进行测量，需要用示波器或 BERT 读取和解碼得到的结果。对异步回路工作模式中没有内部误码计数器的测试，则需要用 BERT 或协议分析仪评估得到的误码率。
这种误码计数器方法仅限于内部设备能够识别的一致性码型。虽然这是足够简单的通过∕失败测试，但对于除错和特性描述则是不够的。
一般要通过接收器应力测试描述 USB 设备在不同幅度和抖动条件下的性能。这就要求码型发生器能够施加这些不同条件，包括对目标误码率产生真实随机抖动的能力。
优良的测试解决方案必须解决这些问题。对于 USB 3.0，必须产生所需要的码型，包括在抖动容限测试中向设备施加应力的能力。以Agilent旗下方案为例，示波器和 Agilent N5990A测试自动化软件平台能译码捕获结果。也可在环回（loop back）工作模式中用 Agilent BERT 和 Ellisys的超速协议分析解决方案表征设备性能。Ellisys EX280 是集成于 N5990A 中的测试自动化软件；因此 JBERT 和 EX280 都是完全自动化的。
通道测试
由于 USB 3.0 增加了带宽和有更长的通道长度（channel lengths），因此需要对电缆、连接器和通道验证做更多的测试。
为确保设计符合差动阻抗和斜扭（skew）目标，TDR/TDT 测量是必不可少的。必须通过 VNA 测量精确验证达到回波损耗（return loss）、插入损耗（insertion loss）和近端∕远程串音（near/far end crosstalk）的要求。
选择测试解决方案的关键
使用 USB – IF SigTest 实用程序与USB 3.0 电测试软件所得到的测试结果，与在 USB-IF实验室所进行的发送器一致性验证，必须得到一致的结果。
投资保障
由于USB-IF有明定USB3.0各项规格，一个优良的USB 一致性测试解决方案，必需同时符合 USB-IF 所规定的一致性测试覆盖要求，确保客户采用该解决方案时，通过测试的产品将完全符合最新标准。以Agilent的USB 3.0 SuperSpeed电性能验证和兼容性测试软件U7243A 为例，即适用于 Infiniium 示波器，并采用 USB 3.0 rev 1.0 规范和测试规范草案中规定的测试方法和算法。
再者，因适用于总线标准 USB、PCI Express、SATA 和 DisplayPort 测试的信号生成和分析能力，USB 解决方案必须提供投资保障。所有这些总线标准可使用同样的发送器和接收器硬件，甚至要具有可升级带宽、存储器和应用测试软件的实时示波器。
自动化 Rx 测试
抖动容限曲线是了解接收器真实抖动性能的关键。自动化测试平台不仅提供自动的接收机兼容性测试，而且还提供包括抖动容限的自动接收器特性描述。它模拟真实条件，向 DUT 的规定部分人为施加特定特性的信号应力。正确讯号源扫描可将测量时间减到最小。为确保仪器抖动特性的验证和在测试前讯号连接的补偿，自动校准能力是至关重要的。
测试夹具
USB 3.0 测试夹具提供 USB 3.0 兼容性测试要求的发送器和接收器测量点接入，从而有助于简化 USB 3.0 测量过程。它有与示波器和 J-BERT 的直接 SMA 连接，以实现容易和精确的测量。它还包括至主动式差动探头的探测连接，可用于表征和测试 USB 3.0 和 USB 2.0 流量的主动总线信号发动。
? 为发送器测量提供测试点接入
? 为发送器和接收器验证和一致性测试提供 USB 3.0 规范要求的单端测量
? 使用主动式探头的差动测量为除错和验证测试提供极佳的讯号质量
? USB 3.0 电源探测特性能容易地进行电源瞬时（power states）和稳定性（steady state）测量
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