鼎阳示波器之USB2.0协议一致性分析

【USB2.0协议一致性分析】

      USB2.0（Universal Serial Bus2.0，通用串行总线）是一种采用4线系统的高速数据传输技术。它的传输速度很快，可达480 Mb/s，理论速率可达60 MB/s，因传输速率高，支持热插拔、易于扩展、供电简单、兼容性好等因素广泛应用于计算机相关领域。

【USB2.0组成】

      根据上文所述，USB2.0采用了4线系统，而这四线分别是：D+、D-差分信号线，VBUS和GND地线。

      而USB2.0的版本也分为低速（LS），全速（FS），高速（HS）三种，高速能向下兼容低速、全速，低速和全速也能向上兼容高速，但无法实现高速传输能力，会自动以低速一方的速率进行数据传输。

【USB2.0系统组成】

      USB2.0系统由主机（Host）、集线器（Hub）和功能设备（Device）组成。

下行通信

上行通信

      USB系统整体呈分层星状拓扑结构，有且仅有一个USB主机控制器，主机端提供USB根集线器，可外接USB外设与集线器，且Hub拓扑关系深度为7。由此可以得到，总线理论上可允许连接27个设备，即127个用户设备+1个主机设备，并允许控制传输、批量传输、同步传输、中端传输等4种传输模式。

【USB2.0一致性测试意义】

      为了解决各设备之间的物理层和协议层的兼容性和分歧，USB-IF (负责USB协议标准化的组织)制定了一个统一的标准化的衡量方法来评估各设备的信号质量，这个方法就是USB2.0一致性测试。USB2.0产品必须通过这个测试才能保证设备间的互操作性，这是包含USB接口的设备生产商保障产品质量和可靠性的必要步骤。

      使用USB2.0一致性分析软件能够省略麻烦耗时的手动示波器设置、 光标放置及与USB2.0规范比较测试结果的过程，帮助工程师们快速得到结果，提高操作效率。

【测试准备】

（1）夹具

★ USB2.0 电气一致性测试夹具，引导设备和集线器进入相关测试状态，并提供测试点。

（2）仪器

★ 示波器：带宽＞2 GHz，USB2.0协议一致性分析

★ 信号源：仅用于高速触发器灵敏度

★ 计算机：安装USBHSET，用于高速主机测试

（3）线缆

★ SMA线缆：用于高速信号质量、无驱动电平测试

★ 集线器：经过认证的自供电高速集线器

★ 5米长Type-A转Type-B的USB线缆

★ 1米长Type-A转Type-B的USB线缆

（4）探头

★ 差分探头：2 GHz以上，用于高速测试

★ 单端探头：2 GHz以上，用于高速/全速/低速测试

★ 低带宽探头：500 MHz以下，用于全速/低速测试

★ 电流探头：仅用于上行端口的浪涌电流测试

【鼎阳已经具有】

【USB2.0协议一致性测试夹具】

（1）夹具一览

（2）Controller：在设备与集线器测试中，控制设备或集线器进入测试模式、复位、挂起等状态，同时是整个夹具的供电端口。

（3）SQ Device：上行端口的高速信号质量、包参数、挂起、复位、无驱动J/K电压测试模块

（4）Sensitivier Recevier：上行端口触发机灵敏度测试中，外部信号输入点

（5）Droop：为下行端口VBus瞬态跌落提供100mA动态负载

（6）Trigger：为下行端口包参数、挂起、复位、中继、全速、低速、VBus跌落提供测试点

（7）Inrush：上行端口浪涌电流测试模块，并且辅助Trigger模块完成全速、低速测试

（8）BackVoltage：用于上行端口的背板电压测试

【9个100mA/500mA负载】

      9个由扭子开关控制的100mA/500mA负载

      用于VBus跌落和VBus瞬态跌落测试

（9）测试位点

      SMA接口：信号板上的SMA接口，其通过阻抗匹配网络与D+、D-相连，外部再通过SMA线缆与示波器相连，完成信号质量的测试。

      测试探针：分别置于D+、D-、VBus中。

      J27连接D+、D-，为差分探头提供测试点，J28连接D-的同时，预留了一个GND接地点，方便单端探头的连接 ØJ30连接了VBus，方便测量其电压

【USB2.0协议一致性分析选件操作】

1、打开功能

      SDS7000A提供USB 2.0一致性测试功能，如果您需要使用相关功能，您可以点击顶部菜单分析 → 一致性测试 → 协议类型选择USB2.0 → 点击ON，即可打开一致性测试功能。一致性分析功能可以分为三大部分：测试项配置、结果查看、报告生成设置。

2、设置功能

（1）提供配置的“调出"、“上一次"、“保存"三个功能；

（2）在“DUT类型"中选择待测设备的类型，其中集线器还需要区分“下行"、“上行"；

（3）在“速率选择"中选择待测设备的速率。

3、选择测试项

      在菜单中选择相应的测试项。主机、设备和集线器都可以选择不同的项目进行测量。

（1）主机：高速下行信号质量、高速下行包参数、高速下行啁啾时序测试、高速下行挂起和恢复、高速下行无驱动时的电平值、全速下行信号质量、低速下行信号质量、VBus跌落、VBus瞬态跌落

（2）设备：高速上行信号质量、高速上行包参数、高速上行啁啾时序测试、高速上行挂起和恢复、从高速进行重置、从挂起进行重置、高速上行无驱动时的电平值、高速上行接收器灵敏度、全速上行信号质量、低速上行信号质量、背板电压、浪涌电流

（3）远端设备：带线缆、近端设备：不带线缆

（4）集线器：高速信号质量、高速包参数、高速啁啾时序测试、高速挂起和恢复、上行端口从高速进行重置、上行端口从挂起进行重置、高速无驱动时的电平值、高速中继上行、高速中继下行、高速上行接收器灵敏度、全速信号质量、低速信号质量、VBus跌落、VBus瞬态跌落、浪涌电路、背板电压

4、配置信息

      进入配置栏目后，前面选择的测试项目在本栏目会高亮提示，点击即可对相应的测试项进行配置，设置好示波器测量的信道。

5、连接线缆

      本栏目显示测试接线图与测试步骤，若一次性选择了多个测试项目，只会显示前面待测项的信息。

      若一轮测试中选择了多个测试项目，进行到下个项目时会有弹窗提示该项目的接线方式，支持中途返回“配置"栏目修改该测试项的信源，修改后点击弹窗中的“启动测试"即可继续测试。

6、启动测试

      本栏目中可以设置测试失败时是否继续测试，以及点击右下角的启动测试即可开始本轮测试。

7、结果查看

      点击“结果查看"，查看对应的测试结果。上半部分是测试项目，提供各个项目的测试结果，测量值，要求的门限值参考，下半部分是对应的细节图，在上半部分点击感兴趣的项目，下半部分即可显示对应的细节，点击图片可以查看图片细节。

8、报告生成

      点击“报告生成设置"，填入有关的测试信息，选择报告类型；“预览报告"可以提前查看生成报告的效果；“文件管理"中选择保存的路径，点击“保存"即可保存测试结果。

      注意：使用电脑查看报告时，需图片文件与html在同一级目录下。