1、 /14USB接口指標(biāo)測試指導(dǎo)書1、USB接口指標(biāo)描述為了順應(yīng)市場的要求，目前的產(chǎn)品大部分都出的是USB2.0的接口，而且我們產(chǎn)品都是作為HOST端，USB2.0共提供3種速率，如下表。數(shù)據(jù)速率上升時間LowSpeed1.5Mbps75300nsFullSpeed12Mbps420nsHighSpeed480Mbps500ps當(dāng)我們的設(shè)備是作為HOST端是，數(shù)據(jù)方向是DownStream，其關(guān)注的指標(biāo)有：1、信號質(zhì)量眼圖測試(Eye-Diagramtesting)信號速率(SignalRate)包結(jié)尾寬度(EndofPacketWidth)JK抖動(JKjitter)KJ抖動(KJjitter

2、)連續(xù)抖動(Consecutivejitter)單調(diào)性測試(Monotonictest(forHS)上升與下降時間(RiseandFalltimes)2、Droop(電壓跌)3、Chirp(ShakeHands)2、USB接口指標(biāo)測試方法(1)信號質(zhì)量測試由于我們的設(shè)備都是作為HOST端，在這里只介紹HOST端的接口指標(biāo)測試方法。1)USBHighSpeed信號質(zhì)量測試方法連接好被測設(shè)備(DUT)、測試夾具和示波器，具體的連接示意圖如圖1所示。TektronixOscilloscopewithApplicationniiming圖1HighSpeed信號質(zhì)量測試連接示意圖DUT上電，啟動USB

3、測試包，發(fā)送測試命令，使USB端口能夠發(fā)送出測試碼流,具體的碼流波形如圖2所示。9622JUI02W：47.45rosusn?prPCX-Host&wipChpnmrriv加iftcimsii匚ID*Rlf-dcV-訓(xùn)血lllLlUD-IhriitdCurrentE*jrjmDrc-cpli耐SiqHJilRjI*HeMeasurem&niBResultsutiirftest!erdoicewiLhacaptivecable)whensignalinapplied皿丁P2Tmpl別*4：ReceiversensiiiviiyreqiiiremerKsIbrdevice(withuiilacup

4、iivecable)uJieiisignalispplieil衆(zhòng)TP3*andforhubwhensignalisappliedat!P2Templates5mnl6tirerecommendedguidelines;Jbrdexinei:Template5：TransmitvvavefonmrequiremetitsforhubiTanseeivertneagiiretlalTPIhandIbrdeviceiranseeivermrasLircdnvcltwT-nrequirmenKfornhubrwiw睥dmTR3,nn(Lforndevicea.iihiXK件lb耳諭kb砒竺刊說arTP

5、*+4CKWVDitt世列I電/nsDrHerEnlEsi-4(WVItterunldlVoltageLevol(D*=)Time!(%dFUnitInEerval)LM1525mWinLHfaiowing3tmn&ilkin,47SmVInAllalhorsKWL“2525mVinUlfoikiiMnaIranshon.-4J5lnailDitwshWPoinHDV佃MlrantsQV92.5%Ul3OQmV37.5UlPant43G0mVLJIPoints-300-rW37.5%UlPoints-3(H)W52曲Ul圖7USB2.0標(biāo)準(zhǔn)Template1模板的要求TcntplaU*2Fij

6、yjru7d4slumslT；invriiilwavulcirmrv可口imq：nnun汕Ijjtr;iLziEi：v(udlhncaptivecnhklrn；iNur4zd；Li丁卩2VcltagsLevel(D+-D-)Time(%ofUnitInterval)Level1525mVinUlIdlOwiifiga1:閆能iciorh47SmVmallotfieraNiALBuhil2525mVinUlrdlowingaDrsrisiEiori,-口耐5-175mV35%VIPoin1-175mV圖8USB2.0標(biāo)準(zhǔn)Template2模板的要求圖9HighSpeed信號質(zhì)量測試中Tier的選

7、擇選擇完模板后，在圖9中還有Tier選項(xiàng)需要選擇，為了能夠支持Hub級聯(lián)，我們選擇Tier6，具體的解釋可以參考USB2.0協(xié)議中4.1.1。在圖10中還有一個Configure選項(xiàng)，需要初始化使用的通道和選擇的探頭類型。如圖10所示。File間sasu愷?ner電Ffe汕isUbiB鋼HUpCoYlgureSourceTCSUSB2ftDnersiij*創(chuàng)ngttEricitu”IChiD-Ch2auanycnamaFromFIB圖10HighSpeed信號質(zhì)量測試中Configure的選擇e）示波器設(shè)置好后，就可以點(diǎn)擊示波器軟件上的RUN開始測試。測試完后，會生成一個測試報(bào)告，保存測試報(bào)告

8、在Utilites選項(xiàng)中，選擇ReportGenerator，如圖11所示。Tinies:ReportGeneratorT1DSUSB212:I1-|jrectoiv：ReportFsmart商TemnnHSpecifitC:llEkppliEatiDnsVdsusD2YEparn.nug-FEstspEcrni:CE/FormatReprSfihnaiine;selectcneReportFormatandPressGen曰日te醫(yī)FlipMasurefTiftnisReojltshs_KH-t日EtitniManualGEfieratE-HidE-圖11生成HighSpeed信號質(zhì)量測試報(bào)

9、告其中報(bào)告中截圖如圖12所示,其信號質(zhì)量的測試數(shù)據(jù)全部都在報(bào)告中體現(xiàn)了,每個測試項(xiàng)是否滿足要求，都能在報(bào)告中找到答案。2yeDagramResultsbasedmUSBTF/FaiyerLinitsMensLiiennentHalikeMFrnFnniinnIMliaxfanunMeanpk-pkStiirfcdnidDeviationRMSPopiulationStatusEyeDiaamTest-PussSignal475.0343r4bps486.7341Mbps479.99?Mbps.0900bps2.031M3Nbp5a1925Mbp&509PassEOPWidth-16,52536

10、ns-1PassECPWid(Bits)-7.93ig?o-1PassFilingEdgeRate350.5-59V/U5959.105V/U9179.7929!-rS131905V/U5960.113V/liS107PassRJSjngEdgeRate887.30V/US1.0737US993.9355V/US18S.1072V/1S1.27592V/U6994.78-12W阿106PassAdditionalInfornatim:CcnseaitlvieJitterrange;-S7,Olsiolj.6T&SFJU3Jitter弘気虹唱EJPairedJlttETrarcge;TX或單mt

11、o囂h5第且KISJitterS.3psJfPsirsdJlttsrrange;-21斑Emto逆i,5即eUSJitter名？TT：熄HisingIdge勵t日沖瞌S3隔7/us(測1舲.旳1：MseTiise=pQTallLnjEde：e1(4V/ugijiiijlalsitFallTirre=iS67.29ps)圖12HighSpeed信號質(zhì)量測試報(bào)告的具體內(nèi)容2)USBFullSpeed信號質(zhì)量測試方法和HighSpeed信號質(zhì)量測試不同的地方在于測試組網(wǎng)的方式不一樣，具體的測試組網(wǎng)如圖13所示。有幾個需要注意的地方是USB夾具需要5V供電，需要一個將夾具設(shè)置到Initial狀態(tài)，In

12、itial指示燈點(diǎn)亮。在測試HostFullSpeed信號質(zhì)量時，需要一個FullSpeed的從設(shè)備，該供設(shè)備需要是USB協(xié)會認(rèn)證的設(shè)備。在這里不在用差分探頭了，需要用兩個單端探頭，注意D+,D-的對應(yīng)連接的示波器通道。圖13FullSpeed信號質(zhì)量測試組網(wǎng)示意圖測試組網(wǎng)連接好后，不用發(fā)送測試命令，示波器上就應(yīng)該能抓到所需要的測試波形,如圖14所示。圖14FullSpeed信號質(zhì)量測試波形示波器其他的測試和HighSpeed一樣，不同的地方是測試項(xiàng)的選擇，需要選擇FullSpeed，其測試項(xiàng)還是選擇SelectAll。3)USBLowSpeed信號質(zhì)量測試方法LowSpeed的測試組網(wǎng)方式和

13、FullSpeed測試組網(wǎng)方式一樣，不一樣的地方是這次用的是LowSpeed從設(shè)備，可以使用鼠標(biāo)等從設(shè)備。測試時選擇LowSpeed，測試項(xiàng)選擇SelectAll。示波器上就應(yīng)該能抓到所需要的測試波形，如圖15所示。圖15LowSpeed信號質(zhì)量測試波形與FullSpeed測試方法不同的是，測試LowSpeed時需要使用Cross，具體的設(shè)置在File菜單中，選擇Preferences，會彈出一個設(shè)置窗口，在此窗口中需要將圖中所示的選項(xiàng)選中，選擇后就可以用Cross來指示有效的LowSpeed信號，具體的設(shè)置方法如圖16所示。Recalls紹論畧世間i!8R日匚的吋：三哥tdgtiSpeedP

14、aredJKJlnerP-ansdNJlnerDewkeIBr3lE_KI1:P-ansdNJlnerFoilTimeCnnsccd:族計(jì)1&層DesrqstK-n|DumiwDriccartTDSLSB2PMtiongnlflcstannbyu注rmngcltsqts.LEandFEdffnicE-iWlhLESS口曲mAlowusercorTgurstiunnftElnttsHoldMFtbilifefyGanMndl*1!-HEpacketinggerPromptVineDroop踴trewoutduringRepsrl:EenersiiDnf網(wǎng)必低旳FileMeasuremertsRe

15、sullsUtihlisHetRecallDefaLit竺空竺gpeed|rtnh肆QagrsmECFwiijmRiffPBTBdJK：JtterPareoi-jJttef1CanwifeeJtterCHQ55OverR朋ThIBFdllhieIISlemtlQwllwS3趣FilebteastrenmsResultLTilliJHdpMteasurmtritt:夂ItatD-vhAftfe_0Q|旨D4tcrlp4l4USB2.0TsetPackageMeasurements,選擇HighSpeed菜單中Droop測試項(xiàng)。測試時，需要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用進(jìn)行Config設(shè)置，如圖18所示。1)需要

16、選擇Port，對應(yīng)測試夾具上實(shí)際使用的Port；2)Hub菜單選擇，一般我們測試的都是Host,所以選擇BusPowered；3)SelectSource選擇，需要選擇Live/Ref,其中的VBus需要對應(yīng)上實(shí)際使用的探頭對應(yīng)的通道，Trigger選擇點(diǎn)在被測端口的通道上。設(shè)置完后，按下RUN,此時需要將測試夾具上的選擇開關(guān)從無負(fù)載撥到有負(fù)載的情況，以便能讓示波器抓到電壓Droop信號。圖18Droop測試時示波器設(shè)置測試到的波形如圖19所示，最后軟件會測試到實(shí)際的電壓Droop。圖19Droop測試波形(3)Chirp測試USB全速外設(shè)備和低速外設(shè)是通過在D+或D-數(shù)據(jù)線上上拉1.5K的電

17、阻予以區(qū)別，D+上拉為全速外設(shè)，D-上拉為低速外設(shè)。高速外設(shè)的識別則比較復(fù)雜，需要通過主機(jī)與高速外設(shè)握手才能識別。本篇對高速USB握手進(jìn)行說明。高速外設(shè)最初以全速外設(shè)的形式出現(xiàn)，即：高速外設(shè)在插入U(xiǎn)SBHUB/HOST時D+數(shù)據(jù)線上拉1.5K的電阻；高速握手成功之后，外設(shè)與主機(jī)進(jìn)入高速模式。如果握手不成功，則返回全速模式；在高速握手過程中，USBHUB/HOST要判定與其相連的外設(shè)是否支持高速模式，外設(shè)也要判定USBHUB/HOST是否支持高速模式。下面將具體說明高速設(shè)備的握手過程，其整個過程如圖20所示。ofResetStrtofHubCHIRPEndofHubCHIRPEndofReset

18、qnJ=10ms工u1&0ps卜氣F1Fr1r(jSOFSEPDeviceCHIRPSEOHubCHIRFSEtiHSidlepSOFiiiiIInnnnnnrintJ*tirr3.0.3.125ms*100-B75JJ5Tfio7.0msStartofResetDeviceDeviceDevicegoestestsforCHIRPintoFSSEODeviceEntersHS*500U$AfterDeedingHubCHIRP圖20USBHOST與Device整個握手過程USBHUB/HOST檢測到插入的外設(shè)為全速外設(shè)，即：D+數(shù)據(jù)線被上拉；USBHUB/HOST檢測到插入的外設(shè)為全速外設(shè)后

19、，復(fù)位總線。即：向總線發(fā)送SE0。此SE0的持續(xù)時間不得小于2.5微秒。本例的SE0持續(xù)時間為3.63微秒；3）高速外設(shè)檢測到總線上SEO的持續(xù)時間不小于2.5微秒后，向總線發(fā)送ChirpK信號。此ChirpK信號的持續(xù)時間不小于1毫秒且不大于7毫秒。本例的ChirpK信號持續(xù)時間為2毫秒；4）高速外設(shè)發(fā)送ChirpK信號結(jié)束后，總線回復(fù)到SEO狀態(tài)。如果USBHUB/HOST支持高速模式，則必須在ChirpK信號結(jié)束后100微秒內(nèi)做出響應(yīng)。本例中USBHUB/HOST在ChirpK信號結(jié)束后58.23微秒時做出了響應(yīng)；5）HUB/HOST在ChirpK信號結(jié)束后100微秒內(nèi)做出了響應(yīng)，向總線

20、發(fā)送連續(xù)的ChirpK/J對，每個ChirpK信號或ChirpJ信號的寬度不小于40微秒且不大于60微秒（本例為50-60微秒之間），每2個相鄰的ChirpK和ChirpJ信號之間的間隔不應(yīng)大于2.5微秒。6）高速外設(shè)在檢測到連續(xù)的最少3對ChirpK/J對后，在500微秒內(nèi)必須斷開D+上的上拉電阻，并連接D+和D-上對地的高速端接電阻，完成高速握手，進(jìn)入高速傳輸模式。在USB標(biāo)準(zhǔn)組織中，對EL_33,EL_34,EL_35這三個參數(shù)有要求，EL_33是指ChirpResponseTime，指高速Device做出ChirpK信號響應(yīng)結(jié)束后，到HOST做出響應(yīng)的時間，標(biāo)準(zhǔn)要求小于100us；EL_34是指Chirp-K&JDuration，指HOST和Device連續(xù)發(fā)送每個ChirpK信號或ChirpJ信號的寬度，標(biāo)準(zhǔn)要求在40us和60us之間；EL_35是指從HOST發(fā)送Chirp-J/K結(jié)束到HOST發(fā)送SOF信號開始的時間，標(biāo)準(zhǔn)要求在100us和500us之間。目前TEK示波器軟件只能測試EL_33,EL_34這兩個參數(shù)，EL_35需要手動測量。實(shí)際用TEK示波器測試Chirp的結(jié)果如圖21所示。Chrrp-TstResutoinTekfbmidtOvIdsOwnplltwi;StwtdHatEL33E_34.OlpihiyD