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usb2.0实际速率:USB2.0一致性测试介绍

usb2.0实际速率:USB2.0一致性测试介绍75ns - 300ns3.3V上升时间低速1.5Mb/s

USB2.0的由来

自从1995年USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)诞生起,由于USB接口的简单易用、支持热插拔、速度快等特点被广泛应用于当今的电子产品中,USB堪称是PC平台上很成功的I/O技术,除PC及外设外,也成为打印机、手机及各种消费电子产品标准的扩展接口。USB标准规范历经多年的发展从一代的1.0 Low Speed/1.1 Full Speed,演进到2.0 High Speed标准,补充标准On-The-Go(OTG)允许便携设备之间直接交换数据,在2008年底USB 3.0 Super Speed规范也已经发布。这些接口标准都是向下兼容的,接口速度也由1.5Mbps,12Mbps,480Mbps发展到5Gbps。

USB2.0基本规范:

USB2.0规范定义了三种信号速率,分别是低速、全速和高速,电气特性如下表所示:

速率

幅度

上升时间

低速

1.5Mb/s

3.3V

75ns - 300ns

全速

12Mb/s

3.3V

4ns - 20ns

高速

480Mb/s

400mV

500ps

USB2.0测试类型:
  • Host
  • Device
  • Hub
USB2.0一致性测试指标
  • 高速信号质量测试包括:
  1. 眼图测试
  2. 信号速率
  3. 包尾(EOP)宽度
  4. JK 对抖动
  5. KJ 对抖动
  6. 连续抖动
  7. 上升时间
  8. 下降时间
  9. 单调性测试
  • 包参数测试
  • CHIRP时序测试
  • Suspend/Resume测试
  • J/K SE0_NAK测试
  • 下跌和衰落测试
  • 全速信号测试
  • 低速信号测试
  • 浪涌电流测试(Device)
USB-IF测试方法
  • 标准测试夹具提供标准负载和测试接入点
  • 测试使用特定的测试码型

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连接示意图

测试码型的获取

Host

  • Windows操作系统的Host可以使用HSETT软件,该软件可以控制DUT发出测试码型。该软件可从协会的官网进行下载。
  • 非Windows操作系统的Host需要联系芯片供应商,提供特定的控制软件,控制DUT发出测试码型。目前也可以购买协会推荐的PID VID设备来完成此功能。

Device Or Hub

  • 需要一台USB接口的PC作为Host,Host PC上运行HSETT软件,可以控制DUT发出测试码型。

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所需设备
  • keysight Infiniium 示波器 ≥2.5GHz(推荐使用S系列示波器)
  • D9010USBC一致性测试软件
  • 探头 113x 或 116x 系列
  • E2678A /B探头前端
  • 单端探头 N2796A x2
  • 数字万用表
  • USB测试夹具
  • Windows OS PC(Hub/Device测试)
  • USB HSETT测试软件
  • USB2.0 Hub或U盘
  • USB 线缆(1m和5m)
  • E2655C 探头校准夹具
测试之前进行校准

准备校准

示波器开机,连接探头并预热30分钟,准备好探头校准夹具。

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校准步骤1

连接校准夹具到示波器AUX OUT /CAL OUT接口,连接探头到校准夹具

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校准步骤2

1. 点击菜单“Control” → “Default Setup” 恢复示波器默认设置

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2. 点击“Setup” → “Probe Configuration” 进入探头设置

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3. 点击“Select Head”配置探头前端

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4. 选择E2678A /B 探头前端 → OK

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5. 点击“Uncalibrated” → “Start Atten/Offset Cal” 开始探头DC校准

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6. 确认配置显示是否正确 → Next

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7. 提示连接探头至校准夹具 → “Start Cal”

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8. 探头校准成功后 有如下提示信息

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9. 执行探头Skew 校准 点击“Start Skew Cal” 校准方法相同与Atten/Offset校准.

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10. 完整的探头校准结果

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测试步骤

运行D9010USBC测试软件

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根据测试设备的类型进行选择,如有其它外接设备请进行配置

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点 Connection Option

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配置探测连接属性

Test Method 选择,USBET 或者 Both,选择Both时,在后面的选择测试项目选项卡中会有更多的测试项包含使用Matlab和示波器的。

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点 Droop Drop Ports选择使用的端口

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选择高速信号质量测试夹具

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如有需要配置外部仪器

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选择测试项目

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对测试进行配置

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确认连接是否正确,软件会根据测试项目

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点Run Tests开始进行测试,如需暂停或停止动作,可在Run选项卡中点击按钮

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运行完成后,查看结果

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查看报告

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导出结果

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配置信息

序号

型号

数量

描述

1

DSOS254A

1

示波器主机

2

D9010USBC

1

一致性测试软件

3

113x 或 116x

1

探头,测试高速信号

4

E2678B

1

探头前端

5

E2667B

1

USB 2.0 Hi-speed Host Test Fixture Kit

6

E2666B

1

USB 2.0 hi-speed device test fixture

7

E2646B

1

Signal Quality Inrush Droop/Drop (SQuIDD) for Low/Full Speed Testing

8

E2655C

1

校准夹具

9

34461A

1

数字万用表

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