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保证经过USB 3.0认证的一些测验技巧和技能

虽然已经有早期的USB3.0产品上市,但向超速(SuperSpeed)USB的大规模转换还没有开始。部分问题是USB 2.0已经十分普及,生产成本非常低。高带宽设备(如

尽管现已有前期的USB3.0产品上市,但向超速(SuperSpeed)USB的大规模转化还没有开端。部分问题是USB 2.0现已十分遍及,生产本钱十分低。高带宽设备(如视频摄像机和存储设备)成为了SuperSpeed USB的第一批运用方针。但是,至少现在为止,本钱要素将USB 3.0完成仍约束用于较高端的产品。

除了广泛布置任何 新的行业标准所面对的固有应战外,USB 3.0不仅仅是USB 2.0的惯例晋级,因为USB 3.0能够供给10倍的功用提高。尽管功用提高了,但顾客对低本钱互连的希望一向没有改动。这就给工程师带来了巨大的压力,他们只能运用速度低得多的通道,一起仍要在各种条件下保证可靠性、互操作性和高功用。保证物理层(PHY)共同性的测验和认证从未有现在这么要害或重要。

USB 3.0同享许多其它高速串行技能(如PCI Express和串行ATA)的特性:8b/10b编码、明显的通道衰减以及扩展频谱时钟。本文将评论共同性测验办法,以及怎么对发送端、接纳端、电缆及互连施行最准确、可重复的丈量。把握这些技巧后,到SuperSpeed渠道集成实验室(PIL)的旅程或许会更精彩。

高速Vs.超速

USB 3.0能够满意带宽日益添加的需求,能够支撑运用供给愈加实时的体会。现在在用的USB设备数量估量超越10亿,因而USB 3.0需求具有后向兼容功用,以支撑传统的USB 2.0设备。当然,USB 2.0和3.0之间还有多个重要的PHY差异(表1)。

为了应对与更高速度接口有关的新应战,SuperSpeed USB共同性测验现已作出了很大的修正。USB 2.0接纳端的验证包含接纳端灵敏度测验。USB 2.0设备有必要呼应150mV或150mV以上的测验包,一起疏忽(按捺)低于100mV的信号。

另一方面,SuperSpeed USB接纳端有必要在有许多信号损害的条件下还能正常作业,因而测验要求比USB 2.0愈加严厉。规划师还有必要考虑传输线效应,而且运用包含在发送端进行去加剧、在接纳端进行接连时刻线性均衡(CTLE)在内的均衡技能。现在还要求在接纳侧进行颤动容限测验,但运用扩频时钟(SSC)和异步参阅时钟或许导致互操作性问题。

评价USB 3.0串行数据链路的别的一个重要部分是丈量波形和互连通道行为之间的杂乱交互。以下假定现已不再建立:因为发送端输出信号符合眼图模板,所以在一切通道到达给定损耗条件下规划都能正常作业。为了了解在给定最差通道条件下发送端的余量,除了共同性要求外,你还需求建模通道和电缆的组合,并运用通道建模软件剖析通道效应(图1)。

发送端的共同性测验

发送端测验需求运用各种测验图画(表2)。每种图画的挑选根据是与评价图画的测验有关的特征。CP0是一个D0.0扰码序列,用于丈量确定性颤动(Dj),比方数据相关颤动(DDJ)。而CP1是一种无扰码的D10.2全速时钟图画,不发生DDJ,因而愈加适宜用于评价随机颤动(RJ)。

颤动和眼图高度是在运用均衡器函数和适宜的时钟康复设置(二阶锁相环或PLL,闭环带宽是10MHz,阻尼系数为0.707)之后用100万个接连单位距离丈量的。颤动成果的计算办法是以1 x 10-12的误码率(BER)从丈量数据总量中提取颤动功用。例如,运用颤动外推法,方针RJ等于丈量得到的RJ(rms)乘以14.069。

图2显现了标准化的发送端共同性测验设备,其间包含参阅测验通道和电缆。测验点2(TP2)最靠近被测设备(DUT),而测验点1(TP1)是远端丈量点。一切发送端的惯例化丈量都是在TP点的信号上进行的。

在TP1点收集到信号后,能够运用一款称为SigTest的软件东西进行数据处理,类似于正式的PCI Express共同性测验。关于要求预先共同性测验、表征或调试的运用,还能够用其它东西深化调查不同条件或参数下的规划行为。带USB 3.0特定软件的高速示波器能够供给主动的标准化和信息化PHY发送端测验。这些东西能够保证测验设备得到了正确装备,然后有用节省时刻。

在测验完成后,一份具体的通过/失利测验报告将杰出显现或许存在规划问题的当地。如果在不同测验方位(例如公司实验室,测验室)之间呈现对立,应该运用前次测验运行时保存的数据再次履行测验。

在要求进一步剖析的场合,能够用颤动剖析和眼图剖析软件进行查错和规划表征。例如,一次能够显现多个眼图,答应工程师剖析不同的时钟康复技能或剖析软件通道模型的作用。别的,能够运用不同的滤波器剖析SSC效应,终究处理体系互操作性问题。

均衡考虑事项

因为有较大的通道衰减,SuperSpeed USB要求选用某种方式的补偿机制来翻开接纳端的眼图。发送端一般选用去加剧方式的均衡技能。归一化的去加剧比率在线性刻度下规定为3.5dB或1.5x。举例来说,当跳变沿比特电平为150mVp-p时,非跳变沿比特电平将为100mVp-p。

CTLE共同性均衡完成包含裸片上的有源接纳端均衡或无源高频滤波器(比方电缆均衡器中运用的滤波器)。这种模型十分适宜用于共同性测验,因为在描绘搬运函数时十分简略。CTLE完成在频域有一组极点和零点,因而在方针频率处会呈现峰值。

CTLE完成对规划而言愈加简略,而且比代替性技能耗费更低的功率。但是,在某些情况下,因为适配性、精度和噪声扩大等方面的约束,它们或许还不行。其它技能包含前馈均衡(FFE)和断定反应均衡(DFE),这些技能运用经份额因子加权的数据样原本补偿通道损耗。

CTLE和FFE都是线性均衡器,因而都会因为高频噪声的提高而呈现信噪比的劣化。但是,DFE在反应环路中运用非线性元件,因而能最大极限地削减噪声扩大,补偿码间搅扰(ISI)。图3所示比如显现了通过明显通道衰减后的5Gbit/s信号以及运用去加剧、CTLE和DFE技能均衡过的信号。

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