技術文章
本文主要描述了USB接口的線纜測試的大致方法,高速USB線纜USB2.0 USB3.0 USB4.0線束特征參數(shù)測試,從2.0到4.0,傳輸速率越來越快,通道也由單通道變成兩通道,但是測試的思路和方法大致不變,只是需要用到的測試儀器,支持的帶寬需要更高。
一、USB技術的發(fā)展史
1994年,英特爾、微軟等企業(yè)成立USB-IF聯(lián)盟,由工程師Ajay Bhatt主導設計,旨在終結接口混亂。兩年后USB 1.0(1.5Mbps)誕生,但直到1998年USB 1.1(12Mbps)搭配Windows 98才普及。2000年USB 2.0(480Mbps)淘汰軟盤,成為PC標配。2008年USB 3.0(5Gbps)支持高清傳輸,藍色接口成“速度圖騰"。2013年USB 3.1(10Gbps)與Type-C橫空出世,正反盲插設計風靡全球。2019年USB4(40Gbps)融合雷電協(xié)議,實現(xiàn)動態(tài)帶寬分配,一纜兼容數(shù)據(jù)、視頻與快充。如今,USB從單一接口發(fā)展為智能生態(tài)核心,支持PD 100W供電、擴展塢互聯(lián),并持續(xù)向80Gbps(USB4 v2.0)突破。其成功源于開放協(xié)作與用戶至上理念,成為連接數(shù)字世界的隱形橋梁。
二、軟件上的需求
軟件上,主要是關注信號完整性,每個高速互連技術都繞不開信號完整性(Signal Integrity),信號完整性可以看出數(shù)據(jù)傳輸過程中有沒有變形,主要關注兩個方向,一個是頻域傳輸指標,另一個是時域指標,其中頻域指標有:插損(IL)、回損(RL)、串擾(NEXT, FEXT)、模式轉換(Mode Conversion)、屏蔽效應(EMI, RFI),時域指標有:時域阻抗(Impedance)、上升時間(Rise Time)、時間差(Skew)、振鈴(Ringing: overshoot, undershoot)、電平(Level)、抖動(Jitter)、眼圖(Eye Diagram)、誤碼率(BER)。 以上這些指標,需要基于硬件上采樣成功的前提下。
三、USB互連技術測試
硬件上主要根據(jù)接口版本,選擇合適帶寬和端口數(shù)的網(wǎng)絡分析儀,網(wǎng)絡分析儀內置信號源和接收機,可以很好的測試插入損耗、回波損耗等S參數(shù),這和信號完整性需要的硬件基礎相契合,所以成了大家的選擇,此外還需要制作相應的夾具,引出數(shù)據(jù)傳輸通道。其實不局限于USB傳輸線纜,像802.3、PCIe這種多通道接口,也可以用網(wǎng)絡分析儀去測試,不同的是他的接口很多,所以常常會搭配開關矩陣。