USB2.0通用串行总线一致性测试技术指导 12M/480M速率

    USB2.0 ComplianceTest Solution

USB2.0通用串行总线一致性测试技术指导12M/480M速率

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1、USB2.0 简介

通用串行总线 USB 是一种计算机外设连接规范，由 PC 行业的多家领导厂商联合

制定，其中英特尔公司和微软公司占主导地位。USB 规范推出以来历经 1.0 和 1.1 版

本，目前已发展到 2.0 版本，速度也有当初的 1.5Mbps 提升到 480Mbps。由于其速度

比标准串口快 4 千多倍，支持多个设备的连接，具有真正的“即插即用”特

性，一推向市场就受到了设备厂家的普遍青睐，如今已经被计算机、存储设备、

游戏机、多媒体数字家电等数字产品广泛使用。

USB2.0 是一种 4 线串行系统，包括 VBus，D-，D+和地线，D-和 D+是数据传输线，

VBus 和地线传输 5V 电压。按照功能的不同，USB2.0 产品可分为主机(Host)、设备

(Device)和集线器(Hub)三大类。还可以根据供电方式的不同将 USB2.0 设备分为总线

供电(从主机汲取电流)和自供电两种方式。为了适应不同类型应用对数据传输速度的

要求，USB2.0 定义了三种速率级别，分别是：

典型的 USB 低速设备包括电脑鼠标、键盘，游戏机操控杆；而常见的全速设备包

括电话、音频设备、传输压缩视频数据的设备。市面上大部分 USB2.0 都属于 高速设

备，包括数码相机、移动硬盘等。

2、什么是 USB2.0 一致性测试

俗话说“没有规矩，不成方圆”。与 IEEE802.3 委员会负责制定以太网规范，PCI-SIG

特别兴趣组负责制定 PCI Express 总线规范一样，USB 的发展过程就是标准协议不断 

进步完善的过程，而负责 USB 协议标准化的组织被称为“USB Implementers Forum”，

简称 USB-IF。该组织由多家业界领导厂商组成，不仅负责制定 USB 的物理层、协议

层的标准规范和实现细节，发布了一系列测试规范来保证各厂家设计的 USB 产

品能满足互操作性。何谓互操作性，就是 A 公司生产的 USB 设备无需送到

B 公司检测，就能被 B 公司生产的 USB 主机支持，只要其在出厂前按照 USB-IF 制定

的测试规范在认证机构验证后合格即可。任何一家厂商生产的 USB 产品经过统

一规范验证后即能与任意其他厂家的 USB 合格产品兼容，这是 USB 技术发展壮大的

根本保证，只有这样才能鼓励创新，打破技术壁垒和垄断，推动行业的持续健康发展。

USB-IF 制定的互操作性测试规范涵盖多个方面，包括信号质量、浪涌电流冲击、

下跌、衰弱测试及协议层特性。考虑到 USB 架构的层次性，测试规范又按照主机、

设备、集线器、高速、全速、低速等划分成多个类别，每个类别的测试参数都不尽相

同，其涵盖的全部参数都必须检测合格后才算通过(Pass)。以 USB2.0 高速 设备为例，

其需要测试的信号质量参数包括：

z 眼图测试

z 信号速率

z 包结尾(EOP)宽度

z 交叉点电压范围

z JK 对抖动

z KJ 对抖动

z 连续抖动

z  上升时间

z 下降时间

按照 USB-IF 制定的互操作性规范，使用专门仪器对 USB 产品进行检测的过程称

为“Compliance testing 一致性测试”。数字示波器是在物理层分析 USB 产品一致性

仪器工具。USB-IF 为通过一致性测试的 USB2.0 产品颁发“通过认证”的专

用标志，消费者在购买时必须选择包装箱上有该标志的产品才能使用。历

史上相对于较早通过 USB－IF 认证的产品为 NEC 开发的主控制器 LSI 和美国 Orange

Micro 公司开发的采用该 LSI 的 PCI 总线板。

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