高速信号完整性工程师培训认证课程-USB30

高速信号完整性工程师培训课程USB3.0物理层一致性测试验证2TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21日程•简介•USB3.0SuperSpeed–发送端–接收端–线缆–协议Disclaimer:ThematerialandcontentthatdescribesspecificdetailsoftheUSB3.0specification(andSuperSpeedlogo)belongtotheUSB3.0Promoters.TektronixisnotspeakingorpresentingonbehalfoftheUSB3.0Promoters.3TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB行业领导地位•Tektronix是第一家推出USB2.0测试方案的公司•唯一对WimediaUSB物理层测试提供测试步骤方法(MOI)•数百万被Tektronix测试方案认证过的USB设备•Tektronix是唯一参与USB3.0规范制定的测试测量仪器公司!4TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21SuperSpeedUSB出现的原因?•USB2.0对于大多数产品来说是适合的…•新出现的应用将会受益于高性能.•大量的数字多媒体文件传输需要更快的性能Source:USB-IF5TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB3.0时间表&Tektronix参与状况–规范制定2008200920102111芯片阶段整合阶段–产品发展–USB-IF工具发展发展阶段SpecReleaseTektronix测试方案更新–Chapter5–线缆–Chapter6–发射端、接收端、信道–Chapter7–协议(合作伙伴方案)今天TestVendorComplianceGroupParticipationIntelPILApril090.5TestSpecUSB-IFPlugfests6TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21SuperSpeedUSB和HighSpeedUSB电气层比较•High-Speed–480MT/s–没有SSC–2个走线做信号传输•发射和接收用同一个走线•1双向链接•半双工•非屏蔽双绞线–DC耦合总线–NRZ编码•SuperSpeed–5.0GT/s(10X速度递增)–有SSC–4个走线做信号传输•2个发射2个接收•单向链接•全双工•屏蔽双绞线–AC耦合总线–8b/10b编码Source:USB-IF7TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB3.0物理层架构•DualBusArchitecture（双总线架构）•USB线缆结构9TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB3.0与2.0比较10TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB3.0关键考虑事项•需要接收端段测试–抖动容限–SSC,异步参考时钟会导致协调性问题•信道关键考虑事项–需要考虑传输线缆影响–早起设计需要对信道做软件仿真•一些新挑战–12英寸长走线–接收端眼图闭合–均衡•发射端去加重•接收端连续时间线性均衡器(CTLE)•测试策略–高性价比的工具–灵活的方案Source:USB3.0Rev1.0SpecificationUSB3.0一致性测试TX-发送端测试12TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB3.0TX测试•眼图•抖动•UI•差分峰值输出电压•预加重差分输出电压比•DeltaDC共模电压•AC共模电压•最小脉宽•最大斜率•SSC调制率•SSCdeviation13TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB3.0TX测试码型•CP0码型：D0.0的加扰序列，用于测试确定性抖动。•CP1码型：无加扰的D10.2，适合测试随机性抖动14TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21标准发射端测试•在TP1点测量•需要硬件参考线缆和测试通道•…或者在TP1’有发射路径通道仿真AtFarEndofChannelTransmitChannelTP1’CTLE15TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21发射端测量的一些有用信息•发射端测量需要通道反嵌AtTransmitterPadsSource:USB3.0Rev1.0Specification17TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21参考测试通道及其仿真模型•测试环境需要有参考线缆，参考测试通道等实物，这对于测试者来说是一个比较麻烦的问题，因为它们不容易获取。•在USB官方网站上有有关参考测试通道模型的touchstone文件，测试用户据此可以模拟参考测试通道的行为，测试点也可以改为TP1’•泰克提供了完整的滤波器供用户来对参考测试通道建立模型。•参考测试通道仿真模型–后背板通道模型（通道损耗影响较大）–前面板通道模型（通道反射影响较大）–线缆模型（3米）18TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21CTLE均衡•测试DUT的信号发出后经过3米的参考线缆和参考测试通道的损耗，可能导致在接收端的眼图会完全闭合•USB3.0规范允许在接收端使用均衡技术来获得眼图以对系统进行时间和幅值相关的测试•连续时间线性均衡器进行仿真，简称CTLE(Continuoustimelinearequaliztion)均衡器19TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21CTLE均衡•CTLE：系统传输函数简单，实现方便，带宽容易设定，不会加大抖动。使用泰克的SDLA软件可以非常方便的实现特定的均衡要求。FarEndEyeAfterCTLE20TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21泰克完整的一致性通道模型及CTLE均衡滤波器测试选择21TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21DUTTektronix发射端MOI(测量操作方法)•测试夹具–探测应该尽量靠近芯片或者链接器–Host测试:APlugorBReceptacle+ShortUSB3Cable–Device测试:AReceptacle+ShortUSB3Cable•在TP1’探测信号•用FIR滤波器仿真发射端到TP1的通道•在软件里应用CTLE•进行一致性测试：EyeHeight;Dj-DD;Rj-DD;TjVBUSATP1’TxChannelTP1’TypeAPlugUSB2.0AandBUSB3TXUSB3RX+5V/GndUSB3_TxDSA70000BTxChannelCTLERj-Dj-TjEyeHeight22TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB3.0抖动，眼图测试要求•抖动和眼图测试需要在连续的1百万个UI中进行，•需要使用均衡处理•时钟恢复参数设置(二阶PLL，带宽10MHz，damping系数0.707)。•最终的抖动(TJ)的测试结果是在误码率为10-12条件下，快速的提取得到。例如，RJ(峰峰值)的推算是RJ的测量结果(RMS值)乘以14.069得到的。23TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21JTFandCDR24TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB3.0抖动，眼图手工测试方法•测试码型：CP0•测试点：TP1’•1MUI•PLL设置：自定义带宽，2阶，阻尼系数：0.707，LoopBW：10MHz；Bitrate：5Gbps•调用带有通道模型和CTLE均衡的滤波器及示波器设置文件：如USB3_Front_Cable_Device_CTLE.flt•运行DPOJET，生成测试结果报告25TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB3.0TX其它参数手动测试26TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21USB3.0TX自动测试解决方案USB3.0TekExpressAutomationSoftwareOpt.USB-TX•一键自动测试完成USB3.0发送端必测项和选测项。•测试时间快，执行所有的USB发送端测试，不超过5分钟。•对分析参数的完全控制使执行一致性测试和调试无缝整合。•提供按照USB3.0规范预定义的CTLE滤波器，可以使用SDLA软件来自定义CTLE滤波器。•软件通道仿真模型覆盖主通道后背板，前面板，线缆和设备通道。•使用综合报告详细记录测试的容限和pass/fail结果，快速验证测试状态TekExpressTM自动测试DPOJET验证/调试27TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21TektronixUSB3.0MatchedFixtureKit•ForHostTx/RxTesting–APlug–BReceptacle+ShortUSB3Cable•ForDeviceTx/RxTesting–AReceptacle+ShortUSB3Cable•ForCableTesting–AReceptacle–BReceptacle–USB2.0forX-Talk•ForDe-Embed–AReceptaclematedwithAPlugManufacturedonsingleflat28TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21完整的USB3.0发射端测试方案DPO/DSA70000B系列示波器•TektronixSuperSpeedUSB夹具•12.5GHz带宽实时示波器覆盖5次谐波•分析软件用来做验证和调试–DPOJET带USB3选件•自动化测试软件用来做特征描述和一致性测试–TekExpress带USB-TX选件USB2.0AandB+5V/GndTypeARecept-acleTypeAPlugUSB2.0AandBUSB3TXUSB3RX+5V/GndTypeBRecept-acleUSB2.0AandB+5V/GndUSB3.0一致性测试RX-接收端测试30TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21接收端测试项目•误帧检测–RX-01BuiltinBERTLoopbackErrorDetectionTest–RX-02ExternalErrorDetectionReceiverJitterTest(不支持BERTLoopbackErrordetection)•抖动容限测试31TektronixTrainingCourseUSB3.0Training2011/1/21测试设备•信号源：AWG7122B•实时示波器：DPO/DSA71254B(或者更高带宽)•USB夹具•线缆•Ellisys280USB3.0分析仪(含软件）•软件–AWG7KBUSB3.0接收端测试码型库文件–SerialXpress(带ISI,SSC)–PTD–DPOJET–TEKEXPRESSOPT.USB-TX–USB3.0