USB3.0接口测试方法的研究与实现

发布时间：2020-09-03 15:59

　　 自1994年USB(V0.7)串行接口发布以来,由于USB接口具有即插即用(Plug and Play,Pn P)、传输速度较快、支持多类型设备连接和无需外设供电等优点,USB接口已成为计算机、手机、平板电脑、数码相机、打印机和扫描仪等设备最常用的标准接口。随着半导体集成电路产业的飞速发展,快速推动了信息技术的进步,USB2.0在超高清视频、大量数码照片和大型软件程序等传输或存储已不具优势,2008年USB-IF(USB Implementers Forum)发布了USB3.0。USB3.0支持每秒5Gbps传输速率,能够与USB2.0向上全面兼容,能够为电量需求更大的设备供电(从500m A提高到了900m A左右),全双工数据通信使传输速度更快。由于USB3.0传输速率较USB2.0提升了10倍左右,并且在多方面性能上也具有较高的提升,但对USB3.0测试却提出了更高的挑战。为保证USB3.0接口性能和质量,采用怎样的方法进行USB3.O接口测试,并如何具体实施USB3.0接口测试,本论文将针对上述问题,对USB3.0接口测试方法进行研究,并实现USB3.0接口测试。论文主要工作目的和研究方法如下:1.对USB3.0接口测试课题设计的背景和国内外的技术状态研究,对USB3.0接口总线架构和物理层工作原理进行了介绍,本文的USB3.0测试基于物理层的测试,主要进行USB3.0接收测试和发送测试。2.对USB3.0接口的测试关键技术介绍。USB3.0传输速率已达5Gbps,传输的信号已进入微波射频领域范围,USB3.0测试必须基于多种测试关键技术理论来研究。USB3.0测试关键技术涉及到:眼图测试技术、抖动测试技术、加重测试技术和均衡测试技术。3.研究与实现USB3.0接口仪表测试法。为实现USB3.0测试方法的研究,对USB3.0接口的硬件测试平台进行设计开发,以满足USB3.0接口的发送测试和接收测试需要。利用示波器和误码仪等专用测试仪器和测试软件,对USB3.0发送测试和接收测试进行研究与实现。4.研究与实现USB3.0接口ATE测试法。为实现USB3.0测试方法的研究,进行了ATE测试板的设计开发,以满足USB3.0接口的发送测试和接收测试需要。基于爱德万V93000测试仪,自主创建USB3.0测试工程,开发USB3.0测试程序,对USB3.0发送测试和接收测试进行研究与实现。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP334.7
【部分图文】：

第二章 USB3.0 介绍及测试要求设备终端，超高速通信层完成主机驱动和设备逻辑功能间的信息交换。主机也可作为 USB3.0 超高速信息交换的源或沉，实现作为所需的主机终端，超高速通信层通过总线完成信息交换，拥有与其连接外设的数据活动对安排和管理权。USB3.0 超高速总线是一种基于层次化通信结构，从层次上由下至上分为物理层、链路层、协议层，以及最上层的设备和主机。USB3.0 的总线分层结构使得各层间相对独立，各层负责各自的特定功能，通过由下一层对上一层负责的机制，大幅度降低各层次间的交互，便于各层次的模块化设计[8]。USB3.0 超高速总线结构见图 2-1 所示：

然后经过数据恢复电路（DRC）恢复信号，恢复后数据由串行转为并行，最后 8b/10b解码，信号传输完成。超高速链接是两个端口间逻辑和物理的连接，连接的两个端口称为链接对，链路层定义了链接对间的端口通信逻辑内容。端口的逻辑部分主要具备三项功能：第一，对终端物理连接状态机的管理，包括物理层初始化和事件管理；第二，链接对信息交换的状态机和缓存管理，实现协议流的控制，数据包的可靠交互，以及链路层的电源管理。第三，作为数据和协议信息的缓存。协议层定义了主机与设备间终端到终端通信规则，超高速协议提供了主机与设备的超高速数据交换，是一种“流水线”的通信方式，也是一种面向主机的协议，由主机决定什么时候发送数据[8]。协议层的所有通信都是通过包的方式交换，协议层建立于链路层之上，增加了数据包传输的可靠性。协议层包包括：链路管理包（LMP）、业务包（TP）、数据包（DP）和时间同步包（ITP）。2.3 USB3.0 物理层

图 2-3 发送器图 2-3 所示，发送器主要对发送数据经过传输，同时巩固信号传输质量。USB3.0数据，输入数据类型为 D 码或 K 码。电路部分，当输入数据为 K 码时直接进进行数据加扰，保证信号的直流平衡。加数据转换为 10 比特并行数据，编码结束到串行转换，转换结束后由发送差分驱成 USB3.0 数据的发送[8,11]。

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本文编号：2811651