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眾口難調翻篇兒，了解最新USB4標準測試要求和挑戰

2021-05-12 14:44:39 泰克

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自1996以來，通用串行總線(USB)已經成為采用最廣泛的串行接口。最新版USB標準USB4™于2019年發布，帶來了各種新的挑戰，如信號完整性、設備控制、測試時間提高等等。泰克USB4一致性測試和調試解決方案通過一種簡便的方式，陪您一起迎接USB4時代。

不管是雷電 3 還是 USB4 還是即將到來的雷電 4，在協議和物理形態上都越來越像，越來越統一了，USB4將通過Type-C連接器操作，解決眾口難調的問題。接下來將會有越來越多的設備支持 USB4。

最新USB4標準引入了16種新的預置值，也就是說，發射機均衡現在有16種不同的組合。較USB 3.2發射機，這是一個很大的變化，前者支持1個前沖電平和3個加重電平。USB4采用雙重角色數據操作，使主機到主機通信成為可能。USB4接收機測試和鏈路/通路初始化中的巨大差異之一，是它采用邊帶通道進行通信。USB4接收機測試不同于傳統 USB 3. 2接收機測試。現在，USB4接收機測試采用機載誤碼計數器，來計算BER，因此我們現在需要USB4微控制器，來同時執行發射機測試和接收機測試。
此外，在USB4中，我們要參考路由器主機或路由器設備組件通道預算。利好是我們在執行USB4一致性測試時（其在TP2和TP3測試點上執行），TP2和TP3測試點的連接或設置仍是一樣的。

圖1: USB4 Gen3 (20Gbps) TP2和TP3眼圖

USB4中出現了許多新的測試要求，同時帶來了需要解決的對應的測試挑戰。第一步是發射機預置校準（Transmitter Present Calibration）。這是發射機測試的前提步驟。在這一測試中，我們捕獲全部16個預置波形，然后測量數據確定性抖動 (DDJ)。在USB4中，在通路初始化過程中，接收機會請求改變預置值，對被測參數可能并不會使用最優的預置值。因此，最好先驗證和測量所有其他預置值，然后再執行發射機測試。
第二項測試是發射機均衡測試，這項測試也與USB4預置值有關。這項測試的目標，是確保發射機均衡落在規范的極限范圍內。最新USB4方法要求每個預置值3個波形，而PCIe Gen 3/4則要求一個波形。現在一共需要48個波形，因此耗時很長！

圖2: V1，去加重和前沖開；V2，去加重開，前沖關；V3，去加重關，前沖開。
現在我們討論一下USB4中接收機測試和校準有哪些變化。首先，USB4必需對全部5個SJ頻率執行接收機校準。這較USB 3.2接收機校準變化很大，在USB 3.2中我們只在100 MHz SJ頻率執行校準，然后使用相同的壓力眼圖校準進行接收機測試。USB4還有兩種測試情況，我們需要進行自動調諧或精調，來滿足壓力眼圖或總抖動目標。情況1是低插損(短通道)，情況2是最大插損(長通道)，這也要耗費很長時間。
下一步是USB4接收機測試，或者我們怎樣運行傳統抖動容差測試。抖動容差測試的目標之一，是掃描SJ或幅度，找到邊界，或者找到哪里開始出現誤碼。為了執行這項測試，我們需要先使用邊帶通道初始化鏈路，然后開始BER測試。然后我們要一直監測誤碼，因為USB4現在采用機載誤碼計數器，而不是BERT上的傳統誤碼檢測器。這個過程涉及到多個步驟。
了解USB4的最新特點以及最新測試要求和挑戰，可以幫助您理解這一最新標準的變化。泰克USB4一致性測試和調試解決方案提供了一種簡便的方式，可以根據USB4電接口一致性測試規范 (CTS) v1.0，驗證和表征新興的USB4路由器主機、USB4路由器設備和USB4集線器。如需更多信息，請點播網上研討會 – USB4一致性測試和表征測試挑戰。
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