USB 3.0物理层的一致性测试简介 -- 接收端测试简介（下）

越测越开心

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)。


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

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。