USB 2.0 眼图测试

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USB 2.0测试规范

Apple数据线， MFI测试此项
90欧+/-15%(76.5-103.5 欧）
Apple数据线， MFI测试此项
30欧+/-30%(39-21欧）
5.2ns/m
1. 信号对绞线绞距； TDR（时域反 2.信号对绞线绝缘材质（介质常射仪）数) 1. 信号对绞线对称性和一致性; TDR（时域反 2. 成品长度；射仪） 3. 信号对绞线裁剥及焊接尺寸眼图测试是判定信号质量好坏相当理想的工具， PG 综以上测试项目有直接或间接影但对于线材高频信号发生器响特性改善分析无法提供有效的改善方向。 1. 线材本身的屏蔽效果（铝箔，编织，缠绕，外被防电磁材料）； 2. 线材与连接器加工连接处屏蔽处理工艺(比如铝箔及编织的破坏程度；连接器铁壳有没有接地或与马口铁焊接等 3. 是否有磁环测试Cable连接终端设备产品一般测试EMI（电磁干扰），测试频率范围： 30MHZ到1GHZ,一般采用室内测试（3M或10M暗室）
100ps
6
眼睛张开程度大小（以波罩眼图 Eye Mask模块为中心），眼 Eye 图接触到Eye Mask则表示信 Diagram 号质量不好，离Eye Mask越远，则信号质量越好。
1、电波暗室 2、接收机 3、接收天线电磁兼容依客户标准（如0dB,-2dB,- 4、频谱仪 7 3dB,-4dB,-6dB等） EMC 6、转台、升降台 7、转台、升降台控制器
USB 2.0 测试规范及影响因素一栏表
No. 测试项目测试标准 Frequency(MH dB/Cable(Max Z) imum) 0.512 0.13 衰减 Signal 1 Pair attenuat ion 0.772 1 4 8 12 24 48 96 200 400 差模阻抗 Differen 2 tial Impedanc e 同模阻抗 Common 3 Impedanc e 延迟 Propagat 4 ion Delay 延迟差 ew 0.15 0.2 0.39 0.57 0.76 0.95 1.35 1.9 3.2 5.8 测试仪器影响因素 1. 信号线导体截面积与长度不匹配 2. 加工信号芯线时伤到芯线导 NA（网络分体析仪）或依 EIA364-101 3.信号芯线导体材质以 Open/Short 4.信号线导体的光泽度及纯度量测 5. 信号线导体的绝缘材质（介质常数) 6. 信号线的对绞绞距及包带异常 1. 信号芯线ID； 2. 信号线的同心度及真圆度； 3. 信号线绝缘材质（介质常 TDR（时域反数）；射仪） 4. 焊接时锡点饱和度，有无锡尖，芯线绝缘皮是否后缩 5. 线材与连接器阻抗匹配备注

USB2.0自动化测试方法

E2678A
9
Confidentiality Label May 21, 2012
步骤2 设置示波器为 Factory Default ，菜单Control-> Factory Default
通道和探头设置，设置方法：Setup->Probe Configuration
点击这里
选择E2678A，如列表中无E2678A,点击Add
USB2.0提供了下述速度选择数据速率上升时间
低速全速高速
1.5 Mbps 12 Mbps 480 Mbps
75 - 300 ns 4 – 20 ns 500 ps
信号电气特征：
•Full-Speed/Low-Speed 3.3V 12/1.5Mbps
•High-Speed 400mV 480Mbps
16
May 21, 2012
步骤8
开始运行自动化测试软件后，会弹出HS Electrical Test Tool设置向导，严格按照向导提示完成操作
Confidentiality Label
17
May 21, 2012
步骤8－续
HS Electrical Test Tool 设置向导，严格按照向导提示完成操作，HS ET tool设置最后会有示波器应该捕捉到的波形，点击View Scope查看示波器捕获的波形，核对是否和提示的波形一致，如不一致，需从 connection页重新开始该测试项目；如一致，点击OK 按钮继续测试
对测试系统带宽的要求：
Tr (rise time) ~= 500pSec • 0.5/Tr ~=1GHz •USB-IF要求：2GHz以上带宽和5GS/s以上采样率
目录

巧妙测试嵌入式USB2.0主机接口信号质量-基础电子

巧妙测试嵌入式USB2.0主机接口信号质量-基础电子摘要: 本文主要讨论了某款嵌入式产品中USB2.0主机接口的眼图测试。

通过一个测试展开了对USB2.0测试机理的探讨，对后续的嵌入式产品USB2.0主机测试有一定的参考意义。

在高速串行技术如此广泛应用的今天，简单易用的USB堪称是PC平台上成功的I/O技术，普及率几乎100％。

而且随着终端用户对于高速USB设备应用需求的不断增加，越来越多的嵌入式通信类终端产品开始增加了USB2.0主机接口的设计以满足客户的应用需求。

成熟的应用技术由PC平台转向嵌入式平台的已经成为一种趋势。

为了满足USB2.0一致性应用的需求，所有的USB2.0设计都必须满足USB IF发布的USB2.0物理层一致性测试要求。

相对于比较成熟的PC平台USB2.0 主机测试技术而言，基于通信类终端的嵌入式USB2.0 主机的测试面临更多的挑战。

特别是进行二次开发的应用厂商而言，如何满足USB2.0物理层一致性测试要求，很大程度上需要原厂在测试模式以及测试封包方面提供更多的支持。

但应用需求的多样化导致了许多设计架构脱离了原厂的测试状态机控制范畴，问题接踵而来。

嵌入式USB2.0主机测试具体过程本文中的USB控制主机采用某大型通讯类方案提供商的IAD 解决方案，片内集成一个USB2.0控制器，然后通过一个USB HUB中继对外提供２个高速主机接口。

所选用的测试设备如表1所示。

表1：嵌入式USB 2.0主机测试所采用的测试设备测试中出现的问题本次测试将主要验证产品上两个USB高速主机接口的眼图。

对于USB2.0物理层的眼图测试，USB IF在USB2.0 SPEC中有着明确的眼图，模板定义如图2所示。

F1: DUT_USB2.0功能框图F2: 传输信号波形模版关于USB高速主机眼图测试的测试方法，USB IF在USB2.0 SPEC中也有清晰的定义，USB2.0主机控制器必须支持规定的测试模式。

USB2 0自动化测试方法

USB2.0提供了下述速度选择数据速率低速全速高速 1.5 Mbps 12 Mbps 480 Mbps 上升时间 75 - 300 ns 4 – 20 ns 500 ps
信号电气特征： •Full-Speed/Low-Speed 3.3V 12/1.5Mbps •High-Speed 400mV 480Mbps 对测试系统带宽的要求： Tr (rise time) ~= 500pSec • 0.5/Tr ~=1GHz •USB-IF要求：2GHz以上带宽和5GS/s以上采样率
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步骤8
开始运行自动化测试软件后，会弹出HS Electrical Test Tool设置向导，严格按照向导提示完成操作
17
Confidentiality Label May 21, 2012
步骤8－续
点击查看示波器捕获的波形
HS Electrical Test Tool 设置向导，严格按照向导提示完成操作，HS ET tool设置最后会有示波器应该捕捉到的波形，点击View Scope查看示波器捕获的波形，核对是否和提示的波形一致，如不一致，需从 connection页重新开始该测试项目；如一致，点击OK 按钮继续测试
选择Differential
10
Confidentiality Label May 21, 2012
步骤3
启动示波器上的USB自动化测试软件
11
Confidentiality Label May 21, 2012
步骤4
自动化软件set up
根据被测件的类型选择相应的测试类型
是否有码型发生器用于接收灵敏度测试
13
Confidentiality Label May 21, 2012

USB2.0相机与频闪信号控制实验报告

关于频闪光源取代常亮光源的实验实验背景：LED光源有寿命长,容易设计成各种结构和形状,光的波长和亮度容易选择和控制等优点, 所以LED光源成为机器视觉的主要光源. 但机器视觉在使用光源上又有其独特的要求,否则不容易得到理想的拍摄效果：1.需要高亮度光源.主要有2个方面的原因,一是提高性噪比,光源亮度越高,环境亮度对拍摄影响越小，例如利用路灯拍摄和闪光灯拍摄的区别.另外一点,光源亮度越高,相机曝光时间越短,可以节约拍摄时间。

同时,还可以减少镜头光圈。

减少镜头光圈的好处是,相机的拍摄景深增加,也就是增加了垂直高度的拍摄清晰范围.2.需要稳定的亮度.虽然机器视觉软件都可以在亮度和对比度上进行自调整,以消除或减少亮度变化的影响, 但这种后处理的能力也是有限的,这是造成测试结果不稳定的一个主要因素. 简单地将,光源不稳定, 拍摄的图片先天不足,后天努力只有一定程度的改善。

LED灯的亮度与其电流是基本正比的,电流越大,亮度越高. LED灯的使用寿命比较长,但这是在额定电流范围内才有的效果.如果为了增加LED亮度,强行超过额定电流,LED灯的亮度很快衰减,寿命很快降低,或是直接烧掉.另外,LED的一个特点是,发热大。

据有关实验显示,LED光源每增加1摄氏度,亮度将衰减1%,而且这种衰减是持续的。

这就说明,如果没有很好的控制机制,LED 的光源温度会持续增加,亮度会持续下降。

为了满足机器视觉对光源的要求,同时克服LED的一些问题,人们在实验中发现了LED的的一个特点:利用大电流瞬间点亮的方式(不超过10ms),可以将LED的亮度提高的正常亮度的10倍以上,这种方式, 不会造成寿命减少,不会造成光衰,理论上讲,用这种方式使用的LED,其寿命是无限的!而且因为瞬间点亮,产生的热量会通过相关散热结构散除,不会造成温度累计,这样就保证正常稳定的工作温度和环境。

基于以上背景，频闪光源取代常亮光源具有以下优势：1、频闪光源极大提高光源亮度，从而减少曝光时间与镜头光圈，使图像拍摄效果更好。

安捷伦示波器_USB2.0自动化测试方法

USB2.0提供了下述速度选择数据速率低速全速高速 1.5 Mbps 12 Mbps 480 Mbps 上升时间 75 - 300 ns 4 – 20 ns 500 ps
信号电气特征： •Full-Speed/Low-Speed 3.3V 12/1.5Mbps •High-Speed 400mV 480Mbps 对测试系统带宽的要求： Tr (rise time) ~= 500pSec • 0.5/Tr ~=1GHz •USB-IF要求：2GHz以上带宽和5GS/s以上采样率
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Confidentiality Label June 12, 2012
步骤5
选择测试项目
Agilent 测试软件已经列出了所有需要进行测试的项目
注意： 1. 测试项目前的＋号可以点击，展开该测试项目，查看子测试项目。 2. 不同的子测试项目实用的夹具和连接方式不同，建议每次测试只选件一类测试(如右图所示)
目录
• USB2.0简介 • USB2.0测试设备 • USB2.0测试步骤
4
Confidentiality Label June 12, 2012
USB 规范要求测试内容
USB 物理层一致性测试
• 信号质量测试 • 包参数测试 • 时序测试 • 接收机灵敏度测试
• •
眼图测试信号速率
•
• • • • • •
13
Confidentiality Label June 12, 2012
步骤6
自动化测试设置：使用的示波器通道
选择通道配置选项
选择通道配置选项
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Confidentiality Label June 12, 2012
步骤6－续

USB2.0简介与测试

通信基礎
➢ USB數據傳輸
1.客户软体把要传输的资料放入资料缓冲区，并向usb驱动程式发出 IRP（I/O请求包），请求资料传输。
b驱动程式相应客户软体发出的请求，并将资料转化为具有usb格式的资料交易，然后向下传送。usb主控制器驱动负责为这些交易建立以框架为单位的资料交易列表。
b主控制器负责读取资料列表，并将资料以资讯包为单位以一定速率发送到总线上。
日常應用
日常應用
➢ 數據傳輸的媒介 ➢ 人性化設備的功能舞臺 ➢ Charge ➢ 數據交換的通道
Next
• USB基礎知識 • USB日常應用 • USB發展歷程 • USB接口類型 • USB信號介紹 • USB基本特性 • USB測試介紹 • USB前景展望
發展歷程
發佈時間 USB版本速率稱號
頻寬
速度
1996.1
USB1.0
低速 Low Speed
1.5Mbps
192KB/s
1998.9
USB1.1
全速 Full Speed
12Mbps
1.5MB/s
2000.4
USB2.0
高速
High Speed
480Mbps
60MB/s
2008.11
USB3.0
超高速
5Gbps
640MB/s
Super Speed
就可以使用。非0號端點：设备可以有除0以外的其它端點，这取决于这些设备的实现。除
缺省控制通道的缺省端點外，其它端點只有在设备被设置后才可使用。
通信基礎
➢ 管道
usb系統中，資料是在主機軟體與設備的各個端點之間直接進行的，他們之間建立的逻辑連接稱為管道；管道在配置過程中建立，是對主機和設備間通信流的抽象。表示主機的資料緩沖區和usb設備的端點存在邏輯資料傳輸。對於USB的通訊，我們可以將其視為一種虛擬管線的概念，如圖所示：

usb20_device_test_agilent

测试步骤
3. 打开USB测试软件，如图所示：
测试步骤
4. 设置测试参数。在setup标签页中，device test point下选择device， test connect中选择differential。如图所示：
测试步骤
5. 设置测试参数。在select test标签页中，选择所需的SQ测试项。如图所示：
• 眼图测试
• 信号速率 • 包尾宽度 • 交叉电压范围（用于低速和全速） • JK抖动、KJ抖动 • 连续抖动 • 单调性测试（用于高速）
• 上升下降时间
测试步骤
1. 开启示波器，连接差分探头1169A并接好E2678A。如下图所示：
测试步骤
夹具E2645-66501目前有两个版本，新夹具与旧夹具基本功能一致，区别在于新夹具添加了SMA测试端口。可使用任意的一个版本完成测试。如下图：
测试步骤
9. 在电脑上运行USB HSET测试软件，依下图的提示选择操作。
Test
Enumeratsful
Execute
测试步骤
10.拨动开关，黄灯变亮，将在示波器上观察到如下图所示波形。
测试步骤
11.继续操作步骤7中的示波器的对话框。点击ok，自动生成html格式的 report。
测试步骤
将加上Damping header的E2678A连接到旧夹具的TP2测试针脚的D+和 D-上，注意与差分探头1169的极性相一致。如下图：
测试步骤
夹具E2645-66501部分连接如图所示，图中使用的是新版本夹具。图中U 盘处接DUT，使开关处于绿灯亮，黄灯不亮的状态。
开关
测试步骤
2.通道和探头设置如图所示设置方法：Setup/Channelx(113x对应的通道)/probes,执行后弹出如下窗口

USB2.0一致性测试 Step by Step

USB2.0一致性测试
Step by Step
美国力科公司
第1页
USB2.0简介
四线系统（D+,D-,VBUS,GND) USB2.0提供下列数据率选择
低速全速高速
数据速率上升时间 1.5Mbps 75- 300ns 12Mbps 4-20ns 480Mbps 500ps
High speed:480.00 Mb/s±500 ppm Full speed:12.000 Mb/s ±0.25% (2,500 ppm). Low speed:1.50 Mb/s ±1.5% (15,000 ppm).
第2页
USB-IF论坛负责制定USB2.0规范
第3页
USB2.0 应用产品分类
第4页
USB2.0 一致性测试规范
完整的 USB 2.0 一致性测试涵盖了三种类型的设备
Devices Hubs Hosts
Speed HS
Test items FE SQ NE SQ Upstream SQ Downstream SQ
High Speed Device SQ实测连接
第27页
第12步：在USB Host上运行HS Electrical Test Tool
第28页
遵照Message 对话框中的指令进行每一步操作，在USB Host 的 Windows操作系统上运行
HS Electrical Test Tool程序，点击”OK”进入下一步
Remote属性页面中的IP地址就是操作系统分配的 IP地址
如果示波器或QualiPHY软件显示的界面和以上不一致，请登陆力科网站或联系就近力科办事处获取最新版本的示波器固件和QualiPHY软件（均免费）。

USB测试方案

USB2.0—HOST/SYSTEM测试方案参考资料：1．USB Spec2.02．Intel ICH4 USB Electrical Test Method（APAC Lab Workshop Q1/2002 ) 3．USBIF Full and Low Speed Compliance Test Procedure Rev。

1.0rc2 4．USBIF High-speed Electrical Test Toolkit Setup Instruction Rev.1.01 5．USBIF Host High-speed Electrical Test Procedure Rev.1.06．Tektronix USB2。

0 Compliance Test Fixture7．Tektronix USB Measurements Package说明：1.本测试方案适用于USB2。

0 HOST/SYSTEM级测试，包括主板；2.进行USB测试，所使用的连接电缆线规格：信号线：28 AWG；电源线：22或24AWG；本测试全部采用此种规格电缆线测试。

目录：一、信号质量测试1.高速信号质量测试2.全速信号质量测试3.低速信号质量测试二、Drop、Droop测试1.Drop测试2.Droop测试三、TDR测试一、信号质量测试1．高速信号质量测试1.1目的验证高速传输时,信号的质量；1.2标准通过高速传输眼图测试；1.3器材示波器：Tek 7404（加载软件：Tek USB2.0 Test Package）;差分探头：Tek P7330×1个；夹具:Tek USB2。

0 Test Fixture(SQIDD板);测试软件:USBHSET.EXE （从USBIF网站下载、升级）；USB电缆线：1米×1根；1.4步骤(1)连接如下，差分探头与夹具暂不连接：(2)设置夹具上开关S6在Init位置，通电;(3)被测设备(Host Under Test)预安装要求：•安装Win2000操作系统;•安装芯片组、ICH4驱动程序；•安装测试软件USBHSET.EXE；(4)设置示波器：•按示波器面板按键“default setup”，将示波器置于出厂设置;•进入菜单File--—Run Application，运行程序USB2。

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2.通道和探头设置如图所示设置方法：Setup/Channelx(113x对应的通道)/probes,执行后弹出如下窗口
测试步骤
3. 打开USB测试软件，如图所示：
测试步骤
4. 设置测试参数。在setup标签页中，device test point下选择device， test connect中选择differential。如图所示：
USB2.0 High Speed HOST SQ TEST
使用仪器
• 9000系列示波器（90000系列），USB测试软件N5416A • 1169差分探头 • E2678A探头前端 • USB HSET测试软件 • E2645-66402夹具(或旧夹具E2645-66502)及配件
SQ测试内容
测试步骤
8. 出现如下图所示的对话框，然后暂停操作示波器。接下来需要在作为 Host的电脑上设置。
测试步骤
9. 在电脑上运行USB HSET测试软件，依下图的提示选择操作。
Test
Enumerate Bus
Operation Successful
Execute
Enumerate Bus
测试步骤
10.将在示波器上观察到如下图所示波形。
测试步骤
11.继续操作步骤7中的示波器的对话框。点击ok，自动生成html格式的 report。
Thanks!
Page 20
测试步骤
5. 设置测试参数。在select test标签页中，选择所需的SQ测试项。如图所示：
测试步骤
6. 设置测试参数。在configure标签页中，选择所需的参数。如图所示：
测试步骤
7. 在connect标签页中，勾选I have completed there instructions，然后点击run test。如图所示：
测试步骤
在使用新夹具测试时，若不使用SMA端口，则端口需要连接50标准阻抗。将E2678A连接到夹具的TP2测试针脚的D+和D-上，注意与差分探头1169 的极性相一致。如下图：
测试步骤
在使用旧夹具测试时，需要在E2678上加Damping header，再连接到夹具E2645-66502上。新夹具不需要加Damping header。如下图：
测试步骤
将加上Damping header的E2678A连接到旧夹具的TP2测试针脚的D+和 D-上，注意与差分探头1169的极性相一致。如下图：
测试步骤
夹具E2645-66501部分连接如图所示，图中使用的是旧版本夹具。使开关处于绿灯黄 Nhomakorabea都亮的状态
连接5V电源
此处不作任何连接
连接HOST
测试步骤
• 眼图测试 • 信号速率 • 包尾宽度 • 交叉电压范围（用于低速和全速） • JK抖动、KJ抖动 • 连续抖动 • 单调性测试（用于高速） • 上升下降时间
测试步骤
1. 开启示波器，连接差分探头1169A并接好E2678A。如下图所示：
测试步骤
夹具E2645-66501目前有两个版本，新夹具与旧夹具基本功能一致，区别在于新夹具添加了SMA测试端口。可使用任意的一个版本完成测试。如下图：