USB平臺的演進

自USB推出以來，USB-IF繼續(xù)發(fā)布該接口標準的新變體。2000年，USB—IF推出的USB 2.0，為用戶更高帶寬的設(shè)備如視頻會議攝像機和高分辨率打印機提供增加的數(shù)據(jù)吞吐率。USB 2.0提供三種數(shù)據(jù)率選擇，包括低速1.5Mb／s，全速12Mb／s和高速480Mb／s。進一步發(fā)展是引入了允許用戶以無線方式連接多達127臺設(shè)備的無線USB。無線USB提供的帶寬在3m時高達480Mb／s，10m時達110Mb／s。

通過發(fā)布超速USB 3.0、現(xiàn)在進一步增強了USB平臺。USB 3.0與早期版本后向兼容，旨在滿足富媒體和大型數(shù)字文件傳輸帶寬的要求。USB 3.0規(guī)定的5Gb／s數(shù)據(jù)率和200Mb／s的數(shù)據(jù)吞吐率是USB 2.0的10倍。USB系統(tǒng)的演進如圖1所示，USB3.0可以兼容各種傳輸標準，如圖2所示。

USB 3.0的推出解決了USB 2.0一些性能瓶頸問題。為實現(xiàn)更高的性能水平，USB 3.0另外增加了4條互連線。這樣整個配線系統(tǒng)總共就有8條線，其中4條遵從USB 2.0規(guī)范和用于確保向后兼容性。另增的4條線配置為專門用于USB 3.0通信的2對線。它們采用全單工工作模式，一對線發(fā)送，另一對線接收。高速USB2.0提供480Mb／s的數(shù)據(jù)率，但實際數(shù)據(jù)吞吐率往往受I／O性能限制而超不過35Mb／s。當下載較大文件時，較高的吞吐率能節(jié)省可觀的傳輸時間。USB 3.0可提供高達5Gb／s的數(shù)據(jù)傳輸率和200Mb／s以上的數(shù)據(jù)吞吐率，實際中的表現(xiàn)區(qū)別詳見表1。

USB的體系結(jié)構(gòu)允許所有這些數(shù)據(jù)率在公共PC宿主機控制下同時共存于同一配置中。這就提供了混用具有不同速度和吞吐率要求的各種外設(shè)的靈活性。USB規(guī)范大家庭中的USB2.0、無線USB和現(xiàn)在的USB 3.0各自滿足不同的應(yīng)用需要，必將在市場中共存。設(shè)計師可選擇滿足其產(chǎn)品特定需要的規(guī)范。無論選擇何種規(guī)范，都需要通過堅實可靠的測試方法確保最終產(chǎn)品符合相關(guān)標準的要求。

對于USB設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計師來說，成功通過一致性測試對于確保一致性和互操作性是至關(guān)重要的。USB的每種變體都有自己的一致性測試規(guī)范。不同變體有一些其同性的測試，但隨著數(shù)據(jù)率的增加，要求對增加的高速響應(yīng)進行更全面的測試。對于USB 2.0高速模式和USB 3.0，還需要對RF響應(yīng)進行驗證。安捷倫科技積極參與USB實施者論壇(USB-IF)的活動，能影響和迅速應(yīng)對測試規(guī)范的變化，提供可滿足目前所有USB變體測試的各種解決方案，經(jīng)USB-IF認可適用于世界各地的一致性工作室和測試實驗室。

USB 3.0測試解決方案

傳輸速度增加了10倍的USB 3.0對測試發(fā)送器、接收器和配線系統(tǒng)提出新挑戰(zhàn)。

發(fā)送器測試

在進行USB 3.0發(fā)送器一致性測試時，必須使用相位匹配SMA電纜，在“一致性通道”的末端用SMA終端的發(fā)送器信號測量。Agilent USB3.0測試夾具提供高性能的USB 3.0信號中間分路，以支持使用SMA終端的發(fā)送器和接收器測試(如圖3)。

在測試發(fā)送路徑時，必須用高速示波器測量采用規(guī)定碼型的傳輸波形。從而能進行眼圖分析和測量信號的幅度、抖動、平均數(shù)據(jù)率及上升／下降時間。Agilent 90000系列示波器提供高達13GHz的帶寬。它可與U7243A USB 3.0發(fā)送器一致性測試應(yīng)用軟件一起執(zhí)行USB 3.0規(guī)范定義的發(fā)送器一致性測試和驗證測試。

接收器測試

USB 3.0規(guī)定設(shè)備內(nèi)的誤碼計數(shù)器可以從內(nèi)部檢查接收器的誤碼性能。規(guī)范提供的測試模式包括將接收到的數(shù)據(jù)環(huán)回至設(shè)備發(fā)送器的能力。

測試接收器的靈敏度需要有可控制的激勵或碼型發(fā)生器，以提供對被測接收器的校準抖動輸入。用集成的誤碼計數(shù)器進行測量需要用示波器或BERT讀取和解碼得到的結(jié)果。對異步環(huán)回工作模式中沒有內(nèi)部誤碼計數(shù)器的測試，則需要用BERT或協(xié)議分析儀評估得到誤碼流。這種誤碼計數(shù)器方法僅限于內(nèi)部設(shè)備能夠識別的一致性碼型。雖然這是足夠簡單的通過／失敗測試，但對于調(diào)試和表征則是不夠的。

一般要通過接收器應(yīng)力測試描述USB設(shè)備在不同幅度和抖動條件下的性能。這就要求碼型發(fā)生器能夠施加這些不同條件，包括對目標誤碼率產(chǎn)生真實隨機抖動的能力。

Agilent的系列測試解決方案解決了這些問題。對于USB 3.0、Agilent N4903B J-BERT能產(chǎn)生激勵設(shè)備所需要的碼型，包括在抖動容限測試中向設(shè)備施加應(yīng)力的能力。示波器和Agilent NS990A測試自動化軟件平臺能解碼捕獲結(jié)果。也可在環(huán)回工作模式中用Agilent BERT和Ellisys的超速協(xié)議分析解決方案表征設(shè)備性能。Ellisys EX280是集成于N5990A中的測試自動化軟件；JBERT和EX280都是完全自動化的。

通道測試

由于USB 3.0增加了帶寬和通道長度，因此需要對電纜、連接器和通道驗證做更多測試。為確保設(shè)計符合差分阻抗和斜扭目標，DR／TDT測量是必不可少的。必須通過VNA測量精確驗證達到回波損耗、插入損耗和近端／遠端串擾的要求。

測試方案主要優(yōu)點

自動化Rx測試

抖動容限曲線(圖4)是了解接收器真實抖動性能的關(guān)鍵。N5990A自動化測試平臺不僅提供自動的接收機一致性測試，而且還提供包括抖動容限的自動接收器表征。它模擬真實條件，向DUT的規(guī)定部分人為施加特定特性的信號應(yīng)力。與那些在軟件中建立文件，然后向每一抖動測試點加載波形的其它費時解決方案不同，N5990A用包括校準抖動在內(nèi)的正確激勵掃描；從而把測量時間減到最小。為確保儀器抖動特性的驗證和在測試前補償互連容限，自動校準能力是至關(guān)重要的。

測試夾具

U7242A USB 3.0測試夾具提供USB 3.0一致性測試要求的發(fā)送器和接收器測量點接入，從而有助于簡化USB 3.0測量過程。它有與示波器和J-BERT的直接SMA連接，以實現(xiàn)容易和精確的測量。它還包括至InfiniiMax有源差分探頭的探測連接，可用于表征和測試USB 3.0和USB 2.0流量的有源總線信令。

投資保護

由于有適用于總線標準USB、PCI Express、SATA和DisplayPort測試的信號生成和分析能力，Agilent USB解決方案提供了投資保護。所有這些總線標準可使用同樣的發(fā)送器和接收器硬件。此外，90000系列示波器是具有可升級帶寬、可升級存儲器和應(yīng)用服務(wù)器許可的實時示波器。

Agilent USB 3.0測試系列產(chǎn)品

U7243A是適用于Infiniium示波器的USB 3.0超速電性能驗證和一致性測試軟件。U7243A USB 3.0電測試軟件采用USB 3.0 rev 1.0規(guī)范和測試規(guī)范草案中規(guī)定的測試方法和算法。使用USB—IF SigTest實用程序與U7243A USB 3.0電測試軟件所得到的測試結(jié)果，與使用獨立USB-IF SigTest工具在USB-IE工作窒或測試實驗室所進行發(fā)送器一致性驗證得到的結(jié)果是相符的。

90000系列hafiniium示波器提供高性能的實時測量系統(tǒng)，極低的噪聲本底、抖動噪聲本底和觸發(fā)抖動，因此是信號完整性測量和抖動測量的理想工具。該系列有2.5GHz至13GHz的多種型號，可在未來需要時進行帶寬升級。

U7242A USB 3.0電氣測試夾具，提供USB 3.0一致性測試要求的發(fā)送器和接收器測量點接入，從而有助于簡化USB 3.0測量過程。為發(fā)送器測量提供測試點接入，為發(fā)送器和接收器驗證和一致性測試提供USB 3.0規(guī)范要求的單端測量，使用有源探頭的差分測量為調(diào)試和驗證測試提供有效總線交易，USB 3.0電源探測特性能容易地進行電源瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)測量。

USB 3.0接收器測試解決方案基于J-BERT N4903B，集高質(zhì)量精密數(shù)據(jù)發(fā)生器與預(yù)校準抖動源于一體，以獲得可靠和可重復(fù)的測試結(jié)果。即使對于多臺J-BERT B的情況，也可通過設(shè)計得到一致性的J-BERT B測試結(jié)果?；谡鎸嵲肼曉?無界周期隨機抖動)的隨機抖動能力符合標準對目標誤碼率的要求。J-BERT B提供隨時和在測試期間對變化應(yīng)力條件的控制。例如在測試中實時調(diào)整信號幅度或抖動應(yīng)力水平。J-BERT B基于碼型特性的碼型序列器和存儲器可在接收器應(yīng)力測試前和改變測試碼型前自動接通測試模式。因此能容易適應(yīng)特定的硅實現(xiàn)，或為進行調(diào)試改變測試碼型。誤碼探測器的集成信號分析特性可測量和校準測試裝置，而不需要測量抖動、幅度等參數(shù)的額外儀器。

E5071C網(wǎng)絡(luò)分析儀具有同檔儀器中較高的射頻性能和較快的速度，寬頻率范圍和各種通用功能。E5071C是制造和研發(fā)工程師評估20GHz頻率范圍射頻元件和電路的一種解決方案。USB 3.0電纜一致性MOI要求選件010和480／485／4K5之一。

Agilent接收機測試軟件N5990A選件102覆蓋USB 2.0和USB 3.0。它為U7243A一致性測試套件補充了接收器一致性測試，抖動容限測試，靈敏度測試和恒定參數(shù)應(yīng)力測試。對于USB 3.0接收器測試，NS990A選件102控制I—BERT N4903A／B和其他儀器。N5990A選件202提供綜合測試報告的至U7243A接口。

中國航天科工信息技術(shù)研究院2010年信息化產(chǎn)品發(fā)布會在京舉辦

2010年1月19日至24日，中國航天科工信息技術(shù)研究院“創(chuàng)新提升實力，信息引領(lǐng)未來”2010年信息化產(chǎn)品發(fā)布會在北京舉行。會議旨在向上級機關(guān)和新老客戶系統(tǒng)展示中國航天科工信息技術(shù)研究院近年來在國防現(xiàn)代化建設(shè)和國民經(jīng)濟建設(shè)中取得的大量科技創(chuàng)新成果、服務(wù)于軍民兩用市場的信息化產(chǎn)品和研究院未來的發(fā)展思路，使新老客戶加深對研究院在信息技術(shù)領(lǐng)域取得的卓越成績和發(fā)展優(yōu)勢的認識和了解。