USB3.0的物理層測試簡介與難點分析

圖3為接收機測試的示意圖。接收機測試所需的儀器是誤碼率測試儀（簡稱BERT），BERT通常包括碼型發生器（Pattern Generator）和誤碼檢測器（Error Detector）兩部分。在接收機測試時，碼型發生器輸出特定碼型的、帶有大量抖動和噪聲的信號到待測試產品（Product Under Test，簡稱PUT）的RX，PUT接收到后通過時鐘與數據恢復電路（簡稱CDR）、判別電路和解碼得到1和0組合的比特流，然后環回到輸出寄存器，從PUT的TX緩沖器發送出去，PUT的TX連接到了BERT的誤碼檢測器，誤碼檢測器中的CDR、判別電路處理后解碼得到1與0組合的數據比特流，然后與碼型發生器輸出的特定碼型數據對比，如果兩者完全吻合則沒有誤碼，否則，記錄下誤碼的數量和接收到的碼流的比特總數，前者除以后者即誤碼率，同時記錄接收到誤碼時碼型發生器輸出信號的抖動值。如果用示波器測量PUT的RX端接收到的信號的眼圖，通常是閉合的，如圖3的左下圖所示；如果用示波器測量PUT的TX端輸出信號的眼圖，通常是良好的眼圖，如圖3右下圖所示。修改碼型發生器輸出信號的隨機抖動、固有抖動、信號幅度等參數，可以快速評估PUT的接收機性能。

力科的USB3.0物理層測試方案包括了：示波器SDA813Zi、誤碼率測試儀PeRT、USB3.0測試夾具、自動化測試軟件QualiPHY-USB3和眼圖醫生軟件。

力科最新版本的一致性測試軟件QualiPHY-USB3是根據2009年11月發布的USB3.0的電氣兼容性測試規范Rev0.9版本（Electrical Compliance Test Specification Rev0.9）來開發的，并隨著測試規范的更新而不斷更新，該軟件安裝在示波器上，示波器通過USB電纜連接到PeRT3，使用USB電纜與PeRT3進行通信，在測試中，QualiPHY軟件可以控制PeRT3發送特定的信號，或從PeRT3中讀取RX測試結果，這樣只需QualiPHY軟件即可完成TX和RX的所有測試。在QualiPHY-USB3測試軟件中，包括了以下測試項目：

1. LFPS（Low Frequency Periodic Signaling）信號測量

2. SSC（Spread Spectrum Clock）展頻測量

3. 抖動與眼圖測量

4. AC和DC共模電壓測量

5. 差分電壓幅度與去加重測量

6. 誤碼測試與抖動容限測量

其中，前面5項都是發送端測試，最后一項是接收機測試。

USB3.0物理層測試的難點
在USB3.0的物理層測試中有以下難點

1. 完成全部TX測試項目需要多種測試碼型，一些非USB3.0芯片開發人員很難讓PUT發出特定的兼容性測試碼型

2. 在接收機測試時，PUT很難進入環回模式（Loopback模式）

3. 在接收機測試時，PUT發送出的碼流會加入一些SKP，這樣，BERT的Error Dector接收到的數據包括測試碼型和一些SKP，對比碼型發生器發送出的測試碼型，傳統的BERT會誤認為測量到了誤碼。