USB 3.0物理层的一致性测试简介 -- 接收端测试简介（下）

接收端RX电接口测试

接收端一致性测试：              
                     
(摘自USB 3.0 Electrical Compliance Methodology White paper Rev0.5)

测试原理：在执行一致性测试的时候，测试DUT会被设置成环回模式(loopback),码型发生器会发出带有抖动的一致性测试码型，通过参考通道，参考线缆送入接收端。DUT会将码型发生器送入的波形重新环回输出，如果码型输出与输入有差异，会返回错误计数。

如果DUT支持内部BERT，通过内部BERT可以直接计算错误，然后将其输出，如果DUT不支持内部BERT,就需要提供外部协议分析仪器进行误码探测，然后解码得出计数结果。两种方法各有优劣：内部BERT性价比高，测试较为方便，局限性在与只能支持CP0码型；外部BERT需要另外配置协议分析仪，但测试码型可以另外支持CJPAT,PRBS等其他码型。

DUT在环回模式下处理BERT的指令：BRST(测试复位),BDAT(开始测试数据),BERC(误码查询),其中BRST,BDAT在该模式下环回输出，BERC并没有同样环回输出，而是被BCNT(误码计数)取代输出，BCNT中包含有错误信息。

使用AWG任意波形发生器进行误帧测试的初始化过程是这样的：首先发出PING.LFPS(此为低频周期性码型用以链路训练，可以使用任意波形发生器如AWG7000B或者函数发生器AFG3000发出该波形来切换DUT测试码型：CP0->CP1->CP2->….CP8->CP0以进行不同项目的测试); 接着发出TSEQ，用于接收端均衡器训练，CDR 锁定，训练链路极性反转；发出TS1序列将链路配置为回环和加扰模式；发出BRST测试复位命令，BDAT开始测试数据；接下来就可以发送加扰的带有Rj 和Dj 的D0.0 码型了,在Dj 中包含了USB3.0规范要求的参考通道的ISI 和Sj;最后发出BERC误码查询命令进行误码计数查询。

支持内部BERT的DUT测试方法：

如果DUT支持内部BERT，测试可以通过AWG7000B系列任意波形发生器从RX端输入带抖动的受损波形，通过内部BERT，DUT可以记录错误个数，将其从TX端的输出BCNT，可以使用带有PTD(协议触发解码)软件的DSA70000B系列的示波器直接解码BCNT，统计错误计数。该方法使用DUT内部BERT,可以进行外部误码探测，因而不需要使用误码分析仪，操作相对简单。性价比较高。

使用软件通道仿真的支持内部BERT的接收端测试连接图

外部BERT的DUT接收端测试方法：

 

如果DUT不支持内部BERT环回，可以使用协议分析仪进行错误检测，上图显示使用Ellisys 公司提供的280T协议分析仪捕获TX的环回码型，进行协议解码，最终得到错误计数。使用协议分析仪可以满足USB3.0的TX和RX端分别采用异步的参考时钟的要求，可以动态的插入或者删除码流中的SKP码型，来补偿时钟的相差。

进行接收端抖动容限测试

当进行抖动容限测试的时候，除了发送端和接收端的参考时钟必须加入SSC以外，预加重电平设置为-3dB，电压设为0.75V，DUT设置为环回模式，测试需要注入确定性抖动Dj(确定性抖动的改变是通过改变每次注入Sj实现)和随机抖动(Rj不变)。测试点在TP1注入抖动的要求如下：

Frequency	SJ	RJ
500kHz	400ps	2.42ps
1MHz	200ps	2.42ps
2MHz	100ps	2.42ps
4.9MHz	40ps	2.42ps
50MHz	40ps	2.42ps

对于进行USB3.0 的开发用户，公司现在已经提供了用于早期市场开发的基于EXCEL表的USB3.0 RX抖动容限测试自动执行软件ATE(Automated Test for Excel)，以满足用户进行诸如Receiver jitter tolerance test 以及更高要求的Receiver Margin test等方面的测试要求(其测试抖动频率可以到100MHz,488MHz,860MHz甚至更高)。[page]

 
使用早期市场RX自动测试解决方案ATE 配合PTD软件进行USB3.0误帧检测

 
使用早期市场RX自动测试解决方案ATE 进行USB3.0抖动容限测试测试报告

需要注意的问题：

异步的问题：RX测试在检测错误的时候在USB3.0规范里面明确的表述HOST和Device的参考时钟是异步的，采用协议分析仪可以不需要同一个参考时钟，进行异步错误检测可以动态的插入或者删除SKP码型；如果使用BERT的Error Counter测试BER时，需要BERT和Generator同步，这显然有悖于USB3.0测试规范的初衷。其实在SATA测试中，使用BERT进行Error counting时就会出现低频错误，导致SATA-IO使用帧错误检测仪取而代之[page]

TX返回路径：在进行RX的测试时，置于LOOPBACK模式的DUT，从TX返回的信号路径必须尽可能的短，如果使用硬件参考通道和参考线缆，容易引起因为返回路径过长带来传输错误导致协议分析仪或者PTD协议分析软件误判。

 

完整的USB3.0 接收端方案

硬件设备部分：从设备数量上来看，泰克的方案仅需要一台示波器和一台任意波形发生器，安装使用十分方便，并且测试成本较低；Tek的AWG7000B系列任意波形发生器通过直接合成的方法设置波形，可重复性好，可以非常方便的复制当前的测试环境，从而消除以前传统接收端测试仪器繁多，连接操作复杂，可重复性差等一系列问题。   

采用直接合成技术的任意波形发生器AWG7000B系列，能够直接创建带有预加重，抖动和噪声的加扰波形，代替了之前需要使用包括BERT、噪声发生器和抖动发生器等多台仪器才能完成同样功能的方案，大大提高了测试的精确度和效率。由于它能够生成更高测试要求的受损波形，即使今后测试规范更新和改进，也完全可以满足要求。

泰克的任意波形发生器AWG7000B系列通过SerialXpress软件可以非常方便的生成各种受损波形，加入PJ,RJ,ISI以及预加重；可以方便的进行参考线缆仿真;通过仿真用户自定义长度的线缆，用户可以确定自己的DUT能够正常工作的线缆的最大长度;产生用户自定义SSC profile(比如测试需要仿真SSC的Noise以及df/dt的变化)；进行Sj的注入而无需考虑硬件的限制完全通过软件产生；支持复杂的预加重功能要求；直接合成相应波形进行LFPS的测试。

软件部分：通过提供ATE自动测试软件，允许客户不仅可以进行接收端一致性测试，并且可以进行像RMT(Receiver Margin Testing)这样的要求更高的调试验证测试。