对于捕获到的数据波形的分析,可以使用USB协会提供的Sigtest软件或者示波器厂商的自动测试软件。Sigtest是USB协会提供的进行USB3.0等总线分析的官方分析软件,但是需要用户手动捕获码型、切换码型、进行示波器触发设置等,操作比较烦琐,且设置不对可能影响捕获的波形或分析的结果。由于USB3.x的测试涉及被测件类型、速率、均衡器、测试脚本调用、传输通道设置等非常多的因素,而且不同的测试项目需要在不同的测试码型下进行,设置不当可能测试结果完全不对,所以一般建议使用用的自动测试软件配合示波器进行测试。图3.7是在示波器中安装的USB3.x自动测试软件的设置界面。通常用户只需根据设置向导选择相应的测试项目,然后按照向导连接DUT并把DUT设置成正确的模式即可自动运行测试,软件会自动捕获波形并测试生成html格式的测试报告。测试软件中还会自动调用设置好的通道模型和均衡器,以及内置的USB协会发布的SigTest脚本,从而简化了手动操作,并可以保证测试算法完全符合USB协会对信号分析的要求。USB物理层测试是否需要考虑不同的数据传输模式?HDMI测试USB物理层测试规格尺寸

USB电缆/连接器测试和USB2.0相比,USB3.0及以上产品的信号带宽高出很多,电缆、连接器和信号传输路径验证变得更加重要。图3.39是规范中对支持10Gbps信号的Type-C电缆的插入损耗(InsertionLoss)和回波损耗(ReturnLoss)的要求。很多高速传输电缆的插损和反射是用频域的S参数的形式描述的,频域传输参数的测试标准是矢量网络分析仪(VNA)。另外,对于电缆来说还有一些时域参数,如差分阻抗和不对称偏差(Skew)等也必须符合规范要求,这两个参数通常是用TDR/TDT来测量。目前很多VNA已经可以通过增加时域TDR选件(对频域测试参数进行反FFT变换实现)的方式实现TDR/TDT功能。另外,USBType-C电缆上要测试的线对数量很多,通过模块化的设计,VNA可以在一个机箱里支持多达32个端口,因此所有差分电缆/连接器的测试项目都可以通过一台多端口的VNA来完成。图3.40是用多端口的VNA配合测试夹具进行Type-C的USB电缆测试的例子。HDMI测试USB物理层测试规格尺寸USB物理层测试是否需要考虑差分信号的匹配性?

基于Type-C接口还可以更好地支持Power Delivery技术,以实现更智能强大的 充电能力。即插即用、数据传输与充电合一是USB接口的一个重要特征。在USB2.0时 代,USB接口可以支持2.5W的供电能力(5V/500mA),到USB3.0时代提高到了4.5W (5V/900mA),但这样的供电能力对于笔记本或者一些稍大点的电器都是不够的。由于一 些产品的质量问题,也出现过充电过程中起火烧毁的事故。为了支持更强大的充电能力,同 时避免安全隐患,USB3.1标准中引入了Power Delivery协议(即PD协议),一方面允许更 大范围的供电能力(比如5V/2A、12V/1.5A、12V/3A、12V/5A、20V/3A、20V/5A),另一方 面要通过CC线进行PD的协商以了解线缆和对端支持的供电能力,只有协商成功后才允 许提供更高的电压或工作电流。展示了PD协议中定义的不同等级的供电能力 标准。
Type-C的接口是双面的,也就是同一时刻只有TX1+/TX1一或者TX2+/TX2-引脚上会有USB3.1信号输出,至于哪一面有信号输出,取决于插入的方向。如图3.18所示,默认情况下DFP设备在CC引脚上有上拉电阻Rp,UFP设备在CC引脚上有下拉电阻Ra,根据插入的电缆方向不同,只有CCl或者CC2会有连接,通过检测CCl或者CC2上的电压变化,DFP和UFP设备就能感知到对端的插入从而启动协商过程。信号质量的测试过程中,由于被测件连接的是测试夹具,并没有真实地对端设备插入,这就需要人为在测试夹具上模拟电阻的上下拉来欺骗被测件输出信号如何测试USB 3.0接口的USB PD(电力传递)功能?

根据应用场景的不同,这个“Long Channel”的定义也不同。比如对于 A型接口5Gbps速率的主机的测试,它模拟的是3m长电缆+5英寸PCB走线的影响;对 于B型接口外设的测试,它模拟的是3m长电缆+11英寸PCB走线的影响。因此,USB3.x 的信号质量测试中,5Gbps速率下不同设备类型或者接口类型下嵌入的参考通道模型可能 不一样,测试结果也就可能不一样。但对于10Gbps信号来说,由于USB协会定义的主机 和外设端允许的通道损耗是对称的(都是8.5dB),所以对于主机和外设的测试来说,其嵌入 的通道模型就是一样的。如何测试USB接口的传输线路的串扰程度?HDMI测试USB物理层测试规格尺寸
USB 3.0一致性测试方法?HDMI测试USB物理层测试规格尺寸
由于数据速率提升,能够支持的电缆长度也会缩短。比如USB2.0电缆长度能够达到5m,USB3.0接口支持的电缆长度在5Gbps速率下可以达到3m,USB3.1在10Gbps速率下如果不采用特殊的有源电缆技术只能达到1m。USB4.0标准中通过提升芯片性能,在10Gbps速率下可以支持2m的电缆传输,而在20Gbps速率下也能支持0.8m的无源电缆。随着新的更高速率接口的产生,原有的USB连接器技术也在不断改进。图3.2是一些类型的USB2.0和USB3.0连接器类型。其中,Type-C是随着USB3.x标准推出的新型高性能连接器,也可以向下兼容提供USB2.0的连接。对于不同类型连接器的主机、设备、电缆来说,其传输通道损耗的要求也不一样。图3.3是USB3.1标准中各种速率和接口类型组合对于链路损耗的要求(损耗值对应的是Nyquist频点,即信号数据速率的1/2频率处),在具体电路设计和测试中可以参考。HDMI测试USB物理层测试规格尺寸