鼎陽示波器之USB2.0協議一致性分析

【USB2.0協議一致性分析】

      USB2.0（Universal Serial Bus2.0，通用串行總線）是一種采用4線系統的高速數據傳輸技術。它的傳輸速度很快，可達480 Mb/s，理論速率可達60 MB/s，因傳輸速率高，支持熱插拔、易于擴展、供電簡單、兼容性好等因素廣泛應用于計算機相關領域。

【USB2.0組成】

      根據上文所述，USB2.0采用了4線系統，而這四線分別是：D+、D-差分信號線，VBUS和GND地線。

      而USB2.0的版本也分為低速（LS），全速（FS），高速（HS）三種，高速能向下兼容低速、全速，低速和全速也能向上兼容高速，但無法實現高速傳輸能力，會自動以低速一方的速率進行數據傳輸。

【USB2.0系統組成】

      USB2.0系統由主機（Host）、集線器（Hub）和功能設備（Device）組成。

下行通信

上行通信

      USB系統整體呈分層星狀拓撲結構，有且僅有一個USB主機控制器，主機端提供USB根集線器，可外接USB外設與集線器，且Hub拓撲關系深度為7。由此可以得到，總線理論上可允許連接27個設備，即127個用戶設備+1個主機設備，并允許控制傳輸、批量傳輸、同步傳輸、中端傳輸等4種傳輸模式。

【USB2.0一致性測試意義】

      為了解決各設備之間的物理層和協議層的兼容性和分歧，USB-IF (負責USB協議標準化的組織)制定了一個統一的標準化的衡量方法來評估各設備的信號質量，這個方法就是USB2.0一致性測試。USB2.0產品必須通過這個測試才能保證設備間的互操作性，這是包含USB接口的設備生產商保障產品質量和可靠性的必要步驟。

      使用USB2.0一致性分析軟件能夠省略麻煩耗時的手動示波器設置、 光標放置及與USB2.0規范比較測試結果的過程，幫助工程師們快速得到結果，提高操作效率。

【測試準備】

（1）夾具

★ USB2.0 電氣一致性測試夾具，引導設備和集線器進入相關測試狀態，并提供測試點。

（2）儀器

★ 示波器：帶寬＞2 GHz，USB2.0協議一致性分析

★ 信號源：僅用于高速觸發器靈敏度

★ 計算機：安裝USBHSET，用于高速主機測試

（3）線纜

★ SMA線纜：用于高速信號質量、無驅動電平測試

★ 集線器：經過認證的自供電高速集線器

★ 5米長Type-A轉Type-B的USB線纜

★ 1米長Type-A轉Type-B的USB線纜

（4）探頭

★ 差分探頭：2 GHz以上，用于高速測試

★ 單端探頭：2 GHz以上，用于高速/全速/低速測試

★ 低帶寬探頭：500 MHz以下，用于全速/低速測試

★ 電流探頭：僅用于上行端口的浪涌電流測試

【鼎陽已經具有】

【USB2.0協議一致性測試夾具】

（1）夾具一覽

（2）Controller：在設備與集線器測試中，控制設備或集線器進入測試模式、復位、掛起等狀態，同時是整個夾具的供電端口。

（3）SQ Device：上行端口的高速信號質量、包參數、掛起、復位、無驅動J/K電壓測試模塊

（4）Sensitivier Recevier：上行端口觸發機靈敏度測試中，外部信號輸入點

（5）Droop：為下行端口VBus瞬態跌落提供100mA動態負載

（6）Trigger：為下行端口包參數、掛起、復位、中繼、全速、低速、VBus跌落提供測試點

（7）Inrush：上行端口浪涌電流測試模塊，并且輔助Trigger模塊完成全速、低速測試

（8）BackVoltage：用于上行端口的背板電壓測試

【9個100mA/500mA負載】

      9個由扭子開關控制的100mA/500mA負載

      用于VBus跌落和VBus瞬態跌落測試

（9）測試位點

      SMA接口：信號板上的SMA接口，其通過阻抗匹配網絡與D+、D-相連，外部再通過SMA線纜與示波器相連，完成信號質量的測試。

      測試探針：分別置于D+、D-、VBus中。

      J27連接D+、D-，為差分探頭提供測試點，J28連接D-的同時，預留了一個GND接地點，方便單端探頭的連接 ?J30連接了VBus，方便測量其電壓

【USB2.0協議一致性分析選件操作】

1、打開功能

      SDS7000A提供USB 2.0一致性測試功能，如果您需要使用相關功能，您可以點擊頂部菜單分析 → 一致性測試 → 協議類型選擇USB2.0 → 點擊ON，即可打開一致性測試功能。一致性分析功能可以分為三大部分：測試項配置、結果查看、報告生成設置。

2、設置功能

（1）提供配置的“調出"、“上一次"、“保存"三個功能；

（2）在“DUT類型"中選擇待測設備的類型，其中集線器還需要區分“下行"、“上行"；

（3）在“速率選擇"中選擇待測設備的速率。

3、選擇測試項

      在菜單中選擇相應的測試項。主機、設備和集線器都可以選擇不同的項目進行測量。

（1）主機：高速下行信號質量、高速下行包參數、高速下行啁啾時序測試、高速下行掛起和恢復、高速下行無驅動時的電平值、全速下行信號質量、低速下行信號質量、VBus跌落、VBus瞬態跌落

（2）設備：高速上行信號質量、高速上行包參數、高速上行啁啾時序測試、高速上行掛起和恢復、從高速進行重置、從掛起進行重置、高速上行無驅動時的電平值、高速上行接收器靈敏度、全速上行信號質量、低速上行信號質量、背板電壓、浪涌電流

（3）遠端設備：帶線纜、近端設備：不帶線纜

（4）集線器：高速信號質量、高速包參數、高速啁啾時序測試、高速掛起和恢復、上行端口從高速進行重置、上行端口從掛起進行重置、高速無驅動時的電平值、高速中繼上行、高速中繼下行、高速上行接收器靈敏度、全速信號質量、低速信號質量、VBus跌落、VBus瞬態跌落、浪涌電路、背板電壓

4、配置信息

      進入配置欄目后，前面選擇的測試項目在本欄目會高亮提示，點擊即可對相應的測試項進行配置，設置好示波器測量的信道。

5、連接線纜

      本欄目顯示測試接線圖與測試步驟，若一次性選擇了多個測試項目，只會顯示前面待測項的信息。

      若一輪測試中選擇了多個測試項目，進行到下個項目時會有彈窗提示該項目的接線方式，支持中途返回“配置"欄目修改該測試項的信源，修改后點擊彈窗中的“啟動測試"即可繼續測試。

6、啟動測試

      本欄目中可以設置測試失敗時是否繼續測試，以及點擊右下角的啟動測試即可開始本輪測試。

7、結果查看

      點擊“結果查看"，查看對應的測試結果。上半部分是測試項目，提供各個項目的測試結果，測量值，要求的門限值參考，下半部分是對應的細節圖，在上半部分點擊感興趣的項目，下半部分即可顯示對應的細節，點擊圖片可以查看圖片細節。

8、報告生成

      點擊“報告生成設置"，填入有關的測試信息，選擇報告類型；“預覽報告"可以提前查看生成報告的效果；“文件管理"中選擇保存的路徑，點擊“保存"即可保存測試結果。

      注意：使用電腦查看報告時，需圖片文件與html在同一級目錄下。