USB3.0的物理层测试简介与难点分析

入一些SKP，这样，BERT的Error Dector接收到的数据包括测试码型和一些SKP，对比码型发生器发送出的测试码型，传统的BERT会误认为测量到了误码。

难点1：

在USB3.0规范中定义了多种兼容性测试码型（Compliance Pattern，简称CP），如下图4所示包括了CP0-CP8九种测试码型。在TX测量中，需要用到CP0/CP1/CP7/CP8四种码型：CP0用于眼图与抖动、共模电压测量；CP1用于SSC展频测量、随机抖动测量；CP7用于去加重测量；CP8用于差分电压幅度测量。

对于板级研发的工程师，如果没有IC厂商提供的发包程序，很难让PUT发出不同的测试码型，而力科的USB3测试方案可以解决这个问题，如图5所示，PUT连接了USB3夹具，TX输出到示波器，RX与PeRT的信号输出端相连。通常PUT在上电后会发送出CP0码型，示波器通过USB电缆控制PERT，然后PeRT会发出1个Ping.LFPS命令给PUT，PUT接收到1个Ping.LFPS后，输出的码型切换为CP1，示波器捕获到CP1码型后，控制PERT又发送出1个Ping.LFPS，则PUT的输出码型切换为CP2，即PUT每收到1个Ping.LFPS就输出下一个CP（CP8的下一个码型为CP0），通过用示波器控制PERT，PERT控制PUT发出不同的CP，即可完成所有TX测试项目。

难点2：

在接收机测试中，需要通过Polling.LFPS->Rx.EQ->TS1->TS2->Loopback这一过程才能进入环回模式来测量接收机性能。在这个过程中接收机测试仪器（比如BERT）需要不断的和PUT进行“握手”（handshake），在链路层与PUT通信，使其一步一步的进入Loopback模式，这对一些接收机测试仪器是非常困难的，比如X公司的接收机测试仪器是传统BERT，不能与PUT进行“握手”，很难从Polling.LFPS逐步进入Loopback模式，而Y公司的接收机测试仪器为任意波形发生器，可以发送LFPS信令到PUT，但是无法从协议上识别PUT响应的信令，于是，很难逐步从Polling.LFPS进入到Loopback模式。如果未进入Loopback模式，通常使用人员会在信号源上编辑脚本，不断调整LFPS、Rx.EQ、TS1、TS2之间的时间间隔，以期望调整后的信令能逐步使PUT进入环回模式，当测量新的USB3.0的IC时，可能又要修改信号源输出脚本。我们称这种只发不收的方法为Blind handshake，即接收机测试仪盲目的发出信令与PUT“握手”，但是无法识别PUT响应的信令。

力科的USB3.0接收机测试仪器PeRT解决了进入环回模式困难这一问题。PeRT全名为Protocol-enabled Receiver and Transmitter Tolerance Tester，具备了链路层的协议分析能力，可以顺利的与PUT“握手”，逐步进入Loopback模式，快速测量接收机。

难点3：

在USB3.0中，链路两端的产品的参考时钟频率可能是不一样的，参考时钟允许的精度为+/-300ppm，SSC展频引入的频率偏差为0到-5000ppm，所以总的频率偏差在-5300ppm到300ppm。为了补偿频率偏差，在USB3中的数据流中每354个symbol要插入两个SKP（即K28.1码），接收端需要能识别和删除SKP，在USB3.0芯片中，添加和删除SKP是由Elasticity Buffer来实现的（详见USB3.0 Specification的6.4.3节）。于是，在接收机测试时，PUT发送出的码流会加入一些SKP，误码检测器接收到的数据包括了测试码型和一些SKP，然后对比码型发生器发送出的测试码型，传统的BERT会误认为测量到了误码。而力科的PeRT可以智能的添加和删除SKP后，再来计算是否有误码。图6为USB3.0的Elasticity Buffer处理SKP的示意图。

力科USB3测试方案的特点
在2009年11月力科更新了USB3.0的物理层测试方案，可以全自动的完成兼容性测试的所有项目。如下图7、8所示力科USB3.0的解决方案示意图，测试仪器和附件由带宽13GHz以上的示波器、PeRT3、RF Switch、USB3.0测试夹具等等组成。

在TX测试时，信号的传输链路如图7的上半部分所示，力科示波器通过USB电缆控制PeRT3，PeRT3通过同轴电缆向PUT的RX端发送Ping.LFPS，PUT的TX连接到示波器的通道。PeRT每发送一次Ping.LFPS，则PUT的TX发送的码型在CP0到CP8之间切换一次（比如从CP0变为CP1，或从CP8变为CP0），这样无需测试人员去配置PUT发送不同的测试码型了，通过PeRT3，力科的QualiPHY软件会自动控制PUT发送不同的测试码型，完成TX的所有测试。

在RX测试时，示波器通过GPIB接口控制RF Switch切换到另一链路，如图7下部分所示，PeRT3的码型发生器输出的加入抖动的信号先通过Compliance Test Channel（由Intel的11英寸背板和3米USB3.0电缆组成），然后连接到USB3夹具，进入PUT的RX端，PUT的TX端通过夹具，把信号发送给PeRT3的Error Dector端。

由于示波器通过USB电缆控制PeRT和并读取PeRT的测试结果