SPEC-USB2.0规范及测试标准
USB2.0技术规范(中文)
1.1 起因 Intel 公司开发的通用串行总线架构(USB)的目的主要基于以下三方面考虑
(一)计算机与电话之间的连接 显然用计算机来进行计算机通信将是下一代计算机基 本的应用 机器和人们的数据交互流动需要一个广泛而又便宜的连通网络 然而 由于目 前产业间的相互独立发展,尚未建立统一标准,而 USB 则可以广泛的连接计算机和电话
1.3 适用对象 该规范主要面向外设开发商和系统生产商 并且提供了许多有价值的信息给操作系
统/BIOS/设备驱动平台 IHVS/ISVS 适配器 以及各种计算机生产厂家使用 该 USB 版本的规范可以用来设计开发新产品 改进一些经典的模型 并开发相应的
软件 所有的产品都应遵循这个规范——USB 1.1
支持多功能的设备
利用低层协议 提高了总线利用率
同步传输带宽
确定的带宽和低延迟适合电话系统和音频的应用
同步工作可以利用整个总线带宽 灵活性
直接一系列大小的数据包 允许对设备缓冲器大小的选择 通过指定数据缓冲区大小和执行时间 支持各种数据传输率 通过协议对数据流进行缓冲处理 健壮性 出错处理/差错恢复机制在协议中使用 对用户感觉而言 热插拔是完全实时的 可以对有缺陷设备进行认定 与 PC 产业的一致性 协议的易实现性和完整性 与 PC 机的即插即用的体系结构的一致 对现存操作系统接口的良好衔接 价廉物美 以低廉的价格提供 1.5 兆比特率的子通道设施 将外设和主机硬件进行了最优化的集成 促进了低价格的外设的发展 廉价的电缆和连接头 运用了商业技术 升级路径 体系结构的可升级性支持了在一个系统中可以有多个 USB 主机控制器
终端用户的易用性
为接缆和连接头提供了单一模型
电气特性与用户无关
自我检测外设 自动地进行设备驱动 设置
USB 2.0测试规范
Apple数据线, MFI测试此项
90欧+/-15%(76.5-103.5 欧)
Apple数据线, MFI测试此项
30欧+/-30%(39-21欧)
5.2ns/m
1. 信号对绞线绞距; TDR(时域反 2.信号对绞线绝缘材质(介质常 射仪) 数) 1. 信号对绞线对称性和一致性; TDR(时域反 2. 成品长度; 射仪) 3. 信号对绞线裁剥及焊接尺寸 眼图测试是判定 信号质量好坏相 当理想的工具, PG 综以上测试项目有直接或间接影 但对于线材高频 信号发生器 响 特性改善分析无 法提供有效的改 善方向。 1. 线材本身的屏蔽效果(铝 箔,编织,缠绕,外被防电磁材 料); 2. 线材与连接器加工连接处屏 蔽处理工艺(比如铝箔及编织的 破坏程度;连接器铁壳有没有接 地或与马口铁焊接等 3. 是否有磁环 测试Cable连接 终端设备产品一 般测试EMI(电 磁干扰),测试 频率范围: 30MHZ到1GHZ,一 般采用室内测试 (3M或10M暗 室)
100ps
6
眼睛张开程度大小(以波罩 眼图 Eye Mask模块为中心),眼 Eye 图接触到Eye Mask则表示信 Diagram 号质量不好,离Eye Mask越 远,则信号质量越好。
1、电波暗室 2、接收机 3、接收天线 电磁兼容 依客户标准(如0dB,-2dB,- 4、频谱仪 7 3dB,-4dB,-6dB等) EMC 6、转台、升 降台 7、转台、升 降台控制器
USB 2.0 测试规范及影响因素一栏表
No. 测试项目 测试标准 Frequency(MH dB/Cable(Max Z) imum) 0.512 0.13 衰减 Signal 1 Pair attenuat ion 0.772 1 4 8 12 24 48 96 200 400 差模阻抗 Differen 2 tial Impedanc e 同模阻抗 Common 3 Impedanc e 延迟 Propagat 4 ion Delay 延迟差 ew 0.15 0.2 0.39 0.57 0.76 0.95 1.35 1.9 3.2 5.8 测试仪器 影响因素 1. 信号线导体截面积与长度不 匹配 2. 加工信号芯线时伤到芯线导 NA(网络分 体 析仪)或依 EIA364-101 3.信号芯线导体材质 以 Open/Short 4.信号线导体的光泽度及纯度 量测 5. 信号线导体的绝缘材质(介 质常数) 6. 信号线的对绞绞距及包带异 常 1. 信号芯线ID; 2. 信号线的同心度及真圆度; 3. 信号线绝缘材质(介质常 TDR(时域反 数); 射仪) 4. 焊接时锡点饱和度,有无锡 尖,芯线绝缘皮是否后缩 5. 线材与连接器阻抗匹配 备注
USB测试方案
USB2.0-HOST/SYSTEM测试方案参考资料:1.USB Spec2.02.Intel ICH4 USB Electrical Test Method( APAC Lab Workshop Q1/2002 ) 3.USBIF Full and Low Speed Compliance Test Procedure Rev.1.0rc2 4.USBIF High-speed Electrical Test Toolkit Setup Instruction Rev.1.01 5.USBIF Host High-speed Electrical Test Procedure Rev.1.0 6.Tektronix USB2.0 Compliance Test Fixture7.Tektronix USB Measurements Package说明:1.本测试方案适用于USB2.0 HOST/SYSTEM级测试,包括主板;2.进行USB测试,所使用的连接电缆线规格:信号线:28 AWG;电源线:22或24AWG;本测试全部采用此种规格电缆线测试。
目录:一、信号质量测试1.高速信号质量测试2.全速信号质量测试3.低速信号质量测试二、Drop、Droop测试1.Drop测试2.Droop测试三、TDR测试一、信号质量测试1.高速信号质量测试1.1目的验证高速传输时,信号的质量;1.2标准通过高速传输眼图测试;1.3器材示波器:Tek 7404(加载软件:Tek USB2.0 Test Package);差分探头:Tek P7330×1个;夹具:Tek USB2.0 Test Fixture(SQIDD板);测试软件:USBHSET.EXE (从USBIF网站下载、升级) ;USB电缆线:1米×1根;1.4步骤(1)连接如下,差分探头与夹具暂不连接:(2)设置夹具上开关S6在Init位置,通电;(3)被测设备(Host Under Test)预安装要求:•安装Win2000操作系统;•安装芯片组、ICH4驱动程序;•安装测试软件USBHSET.EXE;(4)设置示波器:•按示波器面板按键“default setup”,将示波器置于出厂设置;•进入菜单File---Run Application,运行程序USB2.0 Test Package;•选择“High Speed”,选中“Eye Diagram”;在“Device ID”中输入被测设备的编号(系统自动生成的报告将以此命名);点击“Config”,选择tier1,Down Stream,Near End,设置差分探头所在的通道;•点击图标,示波器进行自动设置,进入等待触发状态;(5)设置被测设备:•进入Win2000,运行USBHSET.EXE,选中“HostController/System”,点击“Test”,进入测试界面;•点击“Enumerate Bus”,程序将列举所连接的高速USB设备;•选中设备,由下拉菜单设置Port Control为“TEST PACKET”;•将差分探头的正、负极与夹具上D+、D-相对应连接;•点击“EXECUTE”,程序将控制USB EHCI控制器,产生高速时测试包;(6)示波器采样到准确信号后,点击“OK”,完成信号测试,检查测试结果;(7)进入TDSUSB2 USB2.0 Test Package菜单Utilities,选择“Plug-FestSpecific”格式(此为通用的USB报告形式)和所希望的路径,点击“Generate”,系统将自动生成报告;(8)依次将被测设备的不同USB端口通过1米电缆线与夹具相连,测量每一个端口的信号;1.5说明1.:测试项通过测试;:测试项不能通过测试;:测试结果在限定的条件(waiver limits)内通过。
USB_2.0__SPEC
Isochronous transfer(等时传输)
• 用于transfer 周期的,连续的数据 • 可以单向,亦可以双向 • 它的feature ;传输速率固定时间性强,忽略传输错误, 即传输错误也不重传,因为这样会影响传输速率 • 传送的最大数据包是1024B/ms • 适用于视频设备,数字声音设备和数字相机等
Goals for the Universal Serial Bus
•
设计USB的目标就是使不同厂家所生产的设备可以在 一个开放的体系下广泛的使用。USB 2.0 SPEC改进了 便携商务或家用电脑的现有体系结构,进而为系统生 产商和外设开发商提供了足够的空间来创造多功能的 产品和开发广阔的市场,并不必使用陈旧的接口,害 怕失去兼容性。
USB的主机
• Hardware and Software hardware: --host controller(主机控制器) 。 software: --USB device driver(USB设备驱动程式) --USB driver(USB驱动程式) --host controller driver(主机控制器驱动程式)
• 集线放大器是一种在上游端口和下游端口之间的协议控制开关。 而且硬件上支持复位、挂起、唤醒的信号。集线控制器提供了接 口寄存器用于与主机之间的通信、集线器允许主机对其特定状态 和控制命令进行设置,并监视和控制其端口
功能部件
• 一种通过总线进行发送接收数据和控制信息的USB设备,通过一根电缆 连接在集线器的某个端口上,功能设备一般是一种相互无关的外设。然 而一个物理单元中可以有多个功能部件和一个内置集线器,并利用一根 USB电缆,这通常被称为复合设备,即一个集线器连向主机,并有一个 或多个不可拆卸的USB设备连在其上 • • 每个功能设备都包含设置信息,来描述该设备的性能和所需资源 主机要在功能部件使用前对其进行设置。设置信息包括USB带宽分配, 选择设备的设置信息等。 下机列举了一些功能部件: · 定位设备:如鼠标或光笔; · 输入设备:如键盘; · 电信适配器:如ISDN。
USB测试方案
USB2.0-HOST/SYSTEM测试方案参考资料:1.USB Spec2.02.Intel ICH4 USB Electrical Test Method( APAC Lab Workshop Q1/2002 )3.USBIF Full and Low Speed Compliance Test Procedure Rev.1.0rc24.USBIF High-speed Electrical Test Toolkit Setup Instruction Rev.1.015.USBIF Host High-speed Electrical Test Procedure Rev.1.06.Tektronix USB2.0 Compliance Test Fixture7.Tektronix USB Measurements Package说明:1.本测试方案适用于USB2.0 HOST/SYSTEM级测试,包括主板;2.进行USB测试,所使用的连接电缆线规格:信号线:28 AWG;电源线:22或24AWG;本测试全部采用此种规格电缆线测试。
目录:一、信号质量测试1.高速信号质量测试2.全速信号质量测试3.低速信号质量测试二、D rop、Droop测试1.Drop测试2.Droop测试三、T DR测试一、信号质量测试1.高速信号质量测试1.1目的验证高速传输时,信号的质量;1.2标准通过高速传输眼图测试;1.3器材示波器:Tek 7404(加载软件:Tek USB2.0 Test Package);差分探头:Tek P7330×1个;夹具:Tek USB2.0 Test Fixture(SQIDD板);测试软件:USBHSET.EXE (从USBIF网站下载、升级) ;USB电缆线:1米×1根;1.4步骤(1)连接如下,差分探头与夹具暂不连接:(2)设置夹具上开关S6在Init位置,通电;(3)被测设备(Host Under Test)预安装要求:安装Win2000操作系统;安装芯片组、ICH4驱动程序;安装测试软件USBHSET.EXE;(4)设置示波器:按示波器面板按键“default setup”,将示波器置于出厂设置;进入菜单File---Run Application,运行程序USB2.0 Test Package;选择“High Speed”,选中“Eye Diagram”;在“Device ID”中输入被测设备的编号(系统自动生成的报告将以此命名);点击“Config”,选择tier1,Down Stream,Near End,设置差分探头所在的通道;点击图标,示波器进行自动设置,进入等待触发状态;(5)设置被测设备:进入Win2000,运行USBHSET.EXE,选中“HostController/System”,点击“Test”,进入测试界面;点击“Enumerate Bus”,程序将列举所连接的高速USB 设备;选中设备,由下拉菜单设置Port Control为“TEST PACKET”;将差分探头的正、负极与夹具上D+、D-相对应连接;点击“EXECUTE”,程序将控制USB EHCI控制器,产生高速时测试包;(6)示波器采样到准确信号后,点击“OK”,完成信号测试,检查测试结果;(7)进入TDSUSB2 USB2.0 Test Package菜单Utilities,选择“Plug-Fest Specific”格式(此为通用的USB报告形式)和所希望的路径,点击“Generate”,系统将自动生成报告;(8)依次将被测设备的不同USB端口通过1米电缆线与夹具相连,测量每一个端口的信号;1.5说明1.:测试项通过测试;:测试项不能通过测试;:测试结果在限定的条件(waiver limits)内通过。
USB测试规范
善方向。
7
1、电波暗室
2、接收机
3、接收天线
电磁兼容 依客户标准(如0dB,-2dB,- 4、频谱仪
EMC
3dB,-4dB,-6dB等) 6、转台、升
降台
7、转台、升
降台控制器
1. 线材本身的屏蔽效果(铝 测试Cable连接
箔,编织,缠绕,外被防电磁材 终端设备产品一
料);
般测试EMI(电
2. 线材与连接器加工连接处屏 磁干扰),测试
Apple数据线, MFI测试此项
延迟
4
Propagat ion
Delay
5.2ns/m
TDR(时域反 射仪)
1. 信号对绞线绞距; 2.信号对绞线绝缘材质(介质常 数)
延迟差 Propagat 5 ion
Delay Skew
100ps
TDR(时域反 射仪)
1. 2. Байду номын сангаас.
信号对绞线对称性和一致性; 成品长度; 信号对绞线裁剥及焊接尺寸
e
同模阻抗
3
Common Impedanc
e
0.772
1 4 8 12 24 48 96 200
400
0.15
0.2 0.39 0.57 0.76 0.95 1.35 1.9 3.2
5.8
90欧+/-15%(76.5-103.5 欧)
30欧+/-30%(39-21欧)
2. 加工信号芯线时伤到芯线导
NA(网络分 体
眼图测试是判定
6
眼图 Eye Diagram
眼睛张开程度大小(以波罩 Eye Mask模块为中心),眼 图接触到Eye Mask则表示信 号质量不好,离Eye Mask越
usb2.0的供电标准
USB2.0的供电标准如下:
1.供电电压范围为4.4V到5.25V。
2.更大供电电流为500mA。
USB设备可以分为自供电和总线供电两种设备类型。
其中,自供电USB设备不需要使用USB主机或集线器的电源,自身有电源供应;总线供电指USB设备的电源来自USB电缆中VBUS线。
如果是总线供电设备,USB规范按照设备工作时汲取的电流大小将USB设备分为低功耗设备和高功耗设备。
在USB2.0规范中规定,低功耗设备任何情况下不得汲取超过100mA的电流;高功耗设备在正确配置之前不得汲取超过100mA的电流,如果已经配置,任何情况下不得汲取超过500mA的电流。
如果设备进入挂起状态,在任何情况下低功耗设备不得使用超过500µA的电流,高功耗设备不得使用超过2.5mA的电流。
每个USB2.0设备需要在自己的配置描述符中声明其对VBUS上电流的要求,由USB主机来进行统一管理。
USB测试方案
USB2.0-HOST/SYSTEM测试方案参考资料:1.USB Spec2.02.Intel ICH4 USB Electrical Test Method( APAC Lab Workshop Q1/2002 ) 3.USBIF Full and Low Speed Compliance Test Procedure Rev.1.0rc2 4.USBIF High-speed Electrical Test Toolkit Setup Instruction Rev.1.01 5.USBIF Host High-speed Electrical Test Procedure Rev.1.0 6.Tektronix USB2.0 Compliance Test Fixture7.Tektronix USB Measurements Package说明:1.本测试方案适用于USB2.0 HOST/SYSTEM级测试,包括主板;2.进行USB测试,所使用的连接电缆线规格:信号线:28 AWG;电源线:22或24AWG;本测试全部采用此种规格电缆线测试。
目录:一、信号质量测试1.高速信号质量测试2.全速信号质量测试3.低速信号质量测试二、Drop、Droop测试1.Drop测试2.Droop测试三、TDR测试一、信号质量测试1.高速信号质量测试1.1目的验证高速传输时,信号的质量;1.2标准通过高速传输眼图测试;1.3器材示波器:Tek 7404(加载软件:Tek USB2.0 Test Package);差分探头:Tek P7330×1个;夹具:Tek USB2.0 Test Fixture(SQIDD板);测试软件:USBHSET.EXE (从USBIF网站下载、升级) ;USB电缆线:1米×1根;1.4步骤(1)连接如下,差分探头与夹具暂不连接:(2)设置夹具上开关S6在Init位置,通电;(3)被测设备(Host Under Test)预安装要求:∙安装Win2000操作系统;∙安装芯片组、ICH4驱动程序;∙安装测试软件USBHSET.EXE;(4)设置示波器:∙按示波器面板按键“default setup”,将示波器置于出厂设置;∙进入菜单File---Run Application,运行程序USB2.0 Test Package;∙选择“High Speed”,选中“Eye Diagram”;在“Device ID”中输入被测设备的编号(系统自动生成的报告将以此命名);点击“Config”,选择tier1,Down Stream,Near End,设置差分探头所在的通道;∙点击图标,示波器进行自动设置,进入等待触发状态;(5)设置被测设备:∙进入Win2000,运行USBHSET.EXE,选中“HostController/System”,点击“Test”,进入测试界面;∙点击“Enumerate Bus”,程序将列举所连接的高速USB设备;∙选中设备,由下拉菜单设置Port Control为“TEST PACKET”;∙将差分探头的正、负极与夹具上D+、D-相对应连接;∙点击“EXECUTE”,程序将控制USB EHCI控制器,产生高速时测试包;(6)示波器采样到准确信号后,点击“OK”,完成信号测试,检查测试结果;(7)进入TDSUSB2 USB2.0 Test Package菜单Utilities,选择“Plug-FestSpecific”格式(此为通用的USB报告形式)和所希望的路径,点击“Generate”,系统将自动生成报告;(8)依次将被测设备的不同USB端口通过1米电缆线与夹具相连,测量每一个端口的信号;1.5说明1.:测试项通过测试;:测试项不能通过测试;:测试结果在限定的条件(waiver limits)内通过。
USB 2.0 SPEC解读
• USB host(USB主机) --- Hardware and Software
USB的互连
• USB 的互连是指 USB 设备与主机之间进行连接和通信 的操作,主要包括以下几方面: • · 总线的拓扑结构:USB设备与主机之间的各种连接 方式; • · 内部层次关系:根据性能叠置,USB的任务被分配 到系统的每一个层次; • · 数据流模式:描述了数据在系统中通过USB从产生 方到使用方的流动方式; • · USB的调度:USB提供了一个共享的连接。对可以 使用的连接进行了调度以支持同步数据传输,并且避 免的优先级判别的开销
Goals for the Universal Serial Bus
•
设计USB的目标就是使不同厂家所生产的设备可以在 一个开放的体系下广泛的使用。USB 2.0 SPEC改进了 便携商务或家用电脑的现有体系结构,进而为系统生 产商和外设开发商提供了足够的空间来创造多功能的 产品和开发广阔的市场,并不必使用陈旧的接口,害 怕失去兼容性。
– – – – – USB System description USB Transfer Type USB electrical feature USB bus protocol USB power distribution
• USB 2.0 typical application IC
PC Connectivity Vision
USB 2.0 SPEC
USB 2.0 Motivation
• The original motivation for the Universal Serial Bus (USB) came from three interrelated considerations(Intel公司开发的通用串行总线架 构(USB)的目的主要基于以下三方面考虑): • Connection of the PC to the telephone (计算 机与电话之间的连接) • Ease-of-use(易用性) • Port expansion(端口扩充)
USB测试方案
USB2.0-HOST/SYSTEM测试方案参考资料:1.USB Spec2.02.Intel ICH4 USB Electrical Test Method( APAC Lab Workshop Q1/2002 ) 3.USBIF Full and Low Speed Compliance Test Procedure Rev.1.0rc2 4.USBIF High-speed Electrical Test Toolkit Setup Instruction Rev.1.01 5.USBIF Host High-speed Electrical Test Procedure Rev.1.0 6.Tektronix USB2.0 Compliance Test Fixture7.Tektronix USB Measurements Package说明:1.本测试方案适用于USB2.0 HOST/SYSTEM级测试,包括主板;2.进行USB测试,所使用的连接电缆线规格:信号线:28 AWG;电源线:22或24AWG;本测试全部采用此种规格电缆线测试。
目录:一、信号质量测试1.高速信号质量测试2.全速信号质量测试3.低速信号质量测试二、Drop、Droop测试1.Drop测试2.Droop测试三、TDR测试一、信号质量测试1.高速信号质量测试1.1目的验证高速传输时,信号的质量;1.2标准通过高速传输眼图测试;1.3器材示波器:Tek 7404(加载软件:Tek USB2.0 Test Package);差分探头:Tek P7330×1个;夹具:Tek USB2.0 Test Fixture(SQIDD板);测试软件:USBHSET.EXE (从USBIF网站下载、升级) ;USB电缆线:1米×1根;1.4步骤(1)连接如下,差分探头与夹具暂不连接:(2)设置夹具上开关S6在Init位置,通电;(3)被测设备(Host Under Test)预安装要求:•安装Win2000操作系统;•安装芯片组、ICH4驱动程序;•安装测试软件USBHSET.EXE;(4)设置示波器:•按示波器面板按键“default setup”,将示波器置于出厂设置;•进入菜单File---Run Application,运行程序USB2.0 Test Package;•选择“High Speed”,选中“Eye Diagram”;在“Device ID”中输入被测设备的编号(系统自动生成的报告将以此命名);点击“Config”,选择tier1,Down Stream,Near End,设置差分探头所在的通道;•点击图标,示波器进行自动设置,进入等待触发状态;(5)设置被测设备:•进入Win2000,运行USBHSET.EXE,选中“HostController/System”,点击“Test”,进入测试界面;•点击“Enumerate Bus”,程序将列举所连接的高速USB设备;•选中设备,由下拉菜单设置Port Control为“TEST PACKET”;•将差分探头的正、负极与夹具上D+、D-相对应连接;•点击“EXECUTE”,程序将控制USB EHCI控制器,产生高速时测试包;(6)示波器采样到准确信号后,点击“OK”,完成信号测试,检查测试结果;(7)进入TDSUSB2 USB2.0 Test Package菜单Utilities,选择“Plug-FestSpecific”格式(此为通用的USB报告形式)和所希望的路径,点击“Generate”,系统将自动生成报告;(8)依次将被测设备的不同USB端口通过1米电缆线与夹具相连,测量每一个端口的信号;1.5说明1.:测试项通过测试;:测试项不能通过测试;:测试结果在限定的条件(waiver limits)内通过。
USB2.0一致性测试 Step by Step
Step by Step
美国力科公司
第1页
USB2.0简介
四线系统(D+,D-,VBUS,GND) USB2.0提供下列数据率选择
低速 全速 高速
数据速率 上升时间 1.5Mbps 75- 300ns 12Mbps 4-20ns 480Mbps 500ps
High speed:480.00 Mb/s±500 ppm Full speed:12.000 Mb/s ±0.25% (2,500 ppm). Low speed:1.50 Mb/s ±1.5% (15,000 ppm).
第2页
USB-IF论坛负责制定USB2.0规范
第3页
USB2.0 应用产品分类
第4页
USB2.0 一致性测试规范
完整的 USB 2.0 一致性测试涵盖 了三种类型的设备
Devices Hubs Hosts
Speed HS
Test items FE SQ NE SQ Upstream SQ Downstream SQ
High Speed Device SQ实测连接
第27页
第12步:在USB Host上运行HS Electrical Test Tool
第28页
遵照Message 对话框中的指 令进行每一步 操作,在USB Host 的 Windows操作 系统上运行
HS Electrical Test Tool程序, 点击”OK”进 入下一步
Remote属性页面中的IP地址 就是 操作系统分配的 IP地址
如果示波器或QualiPHY软件显示的界面和以上不一致,请 登陆力科网站或联系就近力科办事处 获取最新版本的示波 器固件和QualiPHY软件(均免费)。
usb2.0线束标准
USB2.0线束标准主要包括以下几个方面:
1. 电缆结构和材料:USB
2.0电缆应使用高质量的绝缘材料,以确保良好的电气性能和耐用性。
电缆结构应包括电源线、信号线、地线等,且信号线应使用双绞线,以减少电磁干扰。
2. 电缆长度和插头插座:USB2.0电缆的长度应符合标准规定,以确保设备之间的连接稳定可靠。
电缆的插头和插座也应符合标准规定,通常USB2.0接口可以分为三种插头形式的组合:标准可插拔线缆(一端为A型插座,另一端为B型插座)、高速/全速不可分离电缆(一端为A型插座,另一端由厂商根据实际高速/全速USB产品指定)以及低速电缆不可分离电缆(一端为A型插座,另一端由厂商根据实际低速USB产品指定)。
3. 电源线和信号线设计:USB2.0接口提供5V电压和最大500mA电流。
电源线可以布置在靠近电源层的信号层上,但不应与USB差分线布置在同一层上,线宽应在30mil以上,以减少对差分信号线的干扰。
USB差分信号线和其他信号线在走线的时候不应与保护地层出现交叠。
4. 电源转换和保护:当USB从控制芯片工作在总线供电模式时,需要3.3V~5V的电源转换芯片,电源转换芯片的输出端应尽量靠近USB芯片的电压输入端,并且电源转换芯片的输入和输出端都应加大容量电容并联小容量电容进行滤波。
此外,保护地和信号地之间的间距不应小于25mil,以减少两个地之间的边缘耦合作用。
USB测试方案
USB2.0-H OST/S YSTE测试方案参考资料:1. USB Spec2.02. Intel ICH4 USB Electrical Test Method( APAC Lab Workshop Q1/2002 ) 3. USBIF Full and Low Speed Compliance Test Procedure Rev.1.0rc24. USBIF High-speed Electrical Test Toolkit Setup Instruction Rev.1.01 5. USBIF Host High-speed Electrical Test Procedure Rev.1.06. Tektronix USB2.0 Compliance Test Fixture7. Tektronix USB Measurements Package说明:1. 本测试方案适用于 USB2.0 HOST/SYSTEM^测试,包括主板;2. 进行USB测试,所使用的连接电缆线规格:信号线:28 AWG 电源线:22或24AWG 本测试全部采用此种规格电缆线测试。
目录:一、信号质量测试1. 高速信号质量测试2. 全速信号质量测试3. 低速信号质量测试二、Drop 、Droop 测试1. Drop 测试2. Droop 测试三、TDR测试、信号质量测试1. 高速信号质量测试1.1目的验证高速传输时,信号的质量;1.2标准通过高速传输眼图测试;1.3器材示波器:Tek 7404 (加载软件:Tek USB2.0 Test Package ); 差分探头:Tek P7330x 1个;夹具:Tek USB2.0 Test Fixture (SQIDD板);测试软件:USBHSET.EXE 从 USBIF网站下载、升级);USB电缆线:1米X 1根;1.4步骤(1)连接如下,差分探头与夹具暂不连接:⑵设置夹具上开关S6在In it位置,通电;⑶被测设备(Host Under Test) 预安装要求:*安装Win2000操作系统;*安装芯片组、ICH4驱动程序;*安装测试软件 USBHSET.EXE(4) 设置示波器:*按示波器面板按键"default setup ”,将示波器置于出厂设置;*进入菜单 File---Run Application ,运行程序 USB2.0 Test Package;*选择"High Speed ”,选中"Eye Diagram ”;在"Device ID ” 中输入被测设备的编号(系统自动生成的报告将以此命名);点击“ Config ”, 选择tier1 , Down Stream , Near End,设置差分探头所在的通道;*点击图标負,示波器进行自动设置,进入等待触发状态;(5) 设置被测设备:/PASS・« 进入 Win2000,运行 USBHSET.EXE 选中“ HostController/System ”, 点击“ Test ”,进入测试界面;•点击“ Enumerate Bus ”,程序将列举所连接的高速 USB 设备;- 选中设备,由下拉菜单设置 Port Control 为“ TEST PACKE T; •将差分探头的正、负极与夹具上 D+、D-相对应连接;«点击“ EXECUT T 程序将控制 USBEHCI 控制器,产生高速时测试包;(6) 示波器采样到准确信号后,点击“OK',完成信号测试,检查测试结果;(7) 进入 TDSUSB2 USB2.0 Test Package 菜单 Utilities ,选择“ Plug — FestSpecific ”格式(此为通用的USB 报告形式)和所希望的路径,点击“ Gen erate ”,系统将自动生成报告;(8) 依次将被测设备的不同 USB 端口通过1米电缆线与夹具相连,测量每一个端口的信号;1.5说明 :测试项通过测试; :测试项不能通过测试;测试结果在限定的条件(waiver limits )内通过。
USB2.0测试标准1
Cable Pull-Out
电缆拉出
After the application of a steady state axial load of 40 N for one minute
固定后施加40N的轴向力,一分钟。
Test Descriptio
The dielectric must withstand 500V AC for one minute at sea level.
500VAC,一分钟
Low Level Contact Resistance
低电平接触电阻
30 mΩmaximum when measured at 20mV maximum open circuit at 100mA.Mated test contacts must be in a5℃,250VAC,最小为1.5A。接通电压,测试中端子任一点的温度不超过+30℃。
Contact Capacitance
接触电容
2 pF maximum unmated per contact.
最大为2pF
Insertion Force
插入力
35 N maximum at a maximum rate of
在经过一个小时的蒸气老化后焊接端的覆盖率大于95%。
Humidity
抗潮性
168 hours minimum.The USB connectors under test must be tested in accordance with EIA 364-31.
大于168个小时。如EIA364-31测试
Flammability
The manufacturer will require its thermoplastic resin vendor to supply a detailed C of C with each resin shipment.The C of C shal clearly show the resin’s Ul listing number,lot number,date code,etc.
USB 2.0测试规范
No. 测试项目 测试标准 Frequency(MH dB/Cable(Max Z) imum) 0.512 0.13 衰减 Signal 1 Pair attenuat ion 0.772 1 4 8 12 24 48 96 200 400 差模阻抗 Differen 2 tial Impedanc e 同模阻抗 Common 3 Impedanc e 延迟 Propagat 4 ion Delay 延迟差 Propagat 5 ion Delay Skew 0.15 0.2 0.39 0.57 0.76 0.95 1.35 1.9 3.2 5.8 测试仪器 影响因素 1. 信号线导体截面积与长度不 匹配 2. 加工信号芯线时伤到芯线导 NA(网络分 体 析仪)或依 EIA364-101 3.信号芯线导体材质 以 Open/Short 4.信号线导体的光泽度及纯度 量测 5. 信号线导体的绝缘材质(介 质常数) 6. 信号线的对绞绞距及包带异 常 1. 信号芯线ID; 2. 信号线的同心度及真圆度; 3. 信号线绝缘材质(介质常 TDR(时域反 数); 射仪) 4. 焊接时锡点饱和度,有无锡 尖,芯线绝缘皮是否后缩 5. 线材与连接器阻抗匹配 备注
100ps
6
眼睛张开程度大小(以波罩 眼图 Eye Mask模块为中心),眼 Eye 图接触到Eye Mask则表示信 Diagram 号质量不好,离Eye Mask越 远,则信号质量越好。
1、电波暗室 2、接收机 3、接收天线 电磁兼容 依客户标准(如0dB,-2dB,- 4、频谱仪 7 3dB,-4dB,-6dB等) EMC 6、转台、升 降台 7、转台、升 降台控制器
Apple数据线, MFI测试此项
USB2.0简介与测试
通信基礎
➢ USB數據傳輸
1.客户软体把要传输的资料放入资料缓冲区,并向usb驱动程式发出 IRP(I/O请求包),请求资料传输。
b驱动程式相应客户软体发出的请求,并将资料转化为具有usb格 式的资料交易,然后向下传送。usb主控制器驱动负责为这些交易建 立以框架为单位的资料交易列表。
b主控制器负责读取资料列表,并将资料以资讯包为单位以一定 速率发送到总线上。
日常應用
日常應用
➢ 數據傳輸的媒介 ➢ 人性化設備的功能舞臺 ➢ Charge ➢ 數據交換的通道
Next
• USB基礎知識 • USB日常應用 • USB發展歷程 • USB接口類型 • USB信號介紹 • USB基本特性 • USB測試介紹 • USB前景展望
發展歷程
發佈時間 USB版本 速率稱號
頻寬
速度
1996.1
USB1.0
低速 Low Speed
1.5Mbps
192KB/s
1998.9
USB1.1
全速 Full Speed
12Mbps
1.5MB/s
2000.4
USB2.0
高速
High Speed
480Mbps
60MB/s
2008.11
USB3.0
超高速
5Gbps
640MB/s
Super Speed
就可以使用。 非0號端點 :设备可以有除0以外的其它端點,这取决于这些设备的实现。除
缺省控制通道的缺省端點外,其它端點只有在设备被设置后才 可使用。
通信基礎
➢ 管道
usb系統中,資料是在主機軟體與設備的各個端點之間直接進行的,他們之 間建立的逻辑連接稱為管道;管道在配置過程中建立,是對主機和設備間通 信流的抽象。表示主機的資料緩沖區和usb設備的端點存在邏輯資料傳輸。 對於USB的通訊,我們可以將其視為一種虛擬管線的概念,如圖所示:
USB_2.0规范
USB 2.0 规范USB体系简介USB是一种支持热插拔的高速串行传输总线,它使用差分信号来传输数据,最高速度可达480Mb/S。
USB支持“总线供电”和“自供电”两种供电模式。
在总线供电模式下,设备最多可以获得500mA的电流。
USB2.0 被设计成为向下兼容的模式,当有全速(USB 1.1)或者低速(USB 1.0)设备连接到高速(USB 2.0)主机时,主机可以通过分离传输来支持它们。
一条USB总线上,可达到的最高传输速度等级由该总线上最慢的“设备”决定,该设备包括主机、HUB以及USB功能设备。
USB体系包括“主机”、“设备”以及“物理连接”三个部分。
其中主机是一个提供USB 接口及接口管理能力的硬件、软件及固件的复合体,可以是PC,也可以是OTG设备。
一个USB系统中仅有一个USB主机;设备包括USB功能设备和USB HUB,最多支持127个设备;物理连接即指的是USB的传输线。
在USB 2.0系统中,要求使用屏蔽的双绞线。
一个USB HOST最多可以同时支持128个地址,地址0作为默认地址,只在设备枚举期间临时使用,而不能被分配给任何一个设备,因此一个USB HOST最多可以同时支持127个地址,如果一个设备只占用一个地址,那么可最多支持127个USB设备。
在实际的USB体系中,如果要连接127个USB 设备,必须要使用USB HUB,而USB HUB也是需要占用地址的,所以实际可支持的USB功能设备的数量将小于127。
USB体系采用分层的星型拓扑来连接所有USB设备,如下图所示:以HOST-ROOT HUB为起点,最多支持7层(Tier),也就是说任何一个USB系统中最多可以允许5个USB HUB级联。
一个复合设备(Compound Device)将同时占据两层或更多的层。
ROOT HUB是一个特殊的USB HUB,它集成在主机控制器里,不占用地址。
ROOT HUB不但实现了普通USB HUB的功能,还包括其他一些功能,具体在增强型主机控制器的规范中有详细的介绍。
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PRODUCT SPECIFICATION SPEC.NO. SPEC-USB 2.0Approved Date 02-26-2001 Name PRODUCT SPECIFICATION Amended Date 05-29-2003TYPEPLUG&RECEPTACLE Page 1 Sum To 8 PagesA&BTitle USB2.01.SCOPEThis specification covers performance, methods and quality requirements forUniversal Serial Bus (USB) plug and receptacle connectors. These connectorsare cable mounted plug and printed circuit board mounted receptacle connectors.2. REQUIREMENTS2.1 Design and ConstructionProduct shall be of the design , construction and physical dimensions specifiedThe in applicable product drawing.2.2 Materials and PlatingThey are specified on applicable product drawing.2.3 RatingsA.Voltage: 30 VAC (rms)B.Current: 1.5A per contact, not to exceed 30℃ temperature riseC.Operating temperature: -20℃ to +85℃D.Storage temperature: -25℃ to +85℃E.Nominal Temperature Rating: +20℃2.4 Test Requirements and Procedures SummaryD Amended 05-29-2003Check Director Tab C Amended 10-17-2001A Approved 02-26-2001陈永飞Description DateItem ChangePRODUCT SPECIFICATIONSPEC.NO. SPEC-USB 2.0Approved Date 02-26-2001 NamePRODUCT SPECIFICATIONAmended Date05-29-2003Title USB2.0 A&B TYPE PLUG&RECEPTACLE Page 2 Sum To 8 PagesNote:Shall meet visual requirements ,show no physical damage ,and shall meet requiremFigure 1 (conn.)Test DescriptionRequirement ProcedureLow level contact resistance for Lower and Middle stack 30mΩ maximum initial EIA 364-23 Subject mated contacts assembled in housing to 20 mV maximum open circuit at 100 mA maximum. See figure ALow level contact resistance for Upper stack 50mΩ maximum initial EIA 364-23 Subject mated contacts assembled in housing to 20 mV maximum open circuit at 100 mA maximum. See figure AInsulation resistance 1000 MΩ minimum EIA 364 – 21 Test voltage 500±50V/DC between adjacent contacts of mated and unmated connector assemblies.Dielectric withstanding Voltage No flashover&sparkover&excess leakage&breakdownEIA 364 – 20 Test voltage 500V/AC between adjacent contacts of mated and unmated connector assemblies.Vibration , random No discontinuities of 1u s orLonger duration.See Note.EIA 364 – 28A-83 Condition V Test Letter A. Subject mated connectors to 5.35 G's rms. 15 minutes in each of three mutually perpendicular planes ,See Figure B.Physical shock No discontinuities of 1u s or Longer duration.See Note. EIA 364 – 27 Condition H. Subject mated connectors to 30 Gs half-sine shock' pulses of 11 ms duration. three shocks in each direction applied along three mutually perpendicular planes ,18 total shocks ,See Figure C first test setup.Durability Contact Resistance:10 mΩ maximum change from initial value. EIA 364 – 09. 1500cycles insertion/extraction at a maximum rate of 200cycles per hour, then see note. Solderability USB contact solder tails shall pass95% coverage after one hour steam aging as specified in category 2.EIA364--52Cable pull-out Applied a load of 40 Newtons for one minute.EIA364-38 Test condition APRODUCT SPECIFICATION SPEC.NO. SPEC-USB 2.0Approved Date 02-26-2001 Name PRODUCT SPECIFICATION Amended Date 05-29-2003 Title USB2.0A&BTYPEPLUG&RECEPTACLE Page 3 Sum To 8 Pages Test Description Requirement ProcedureMating force 35 Newtons maximumEIA 364 – 13 Measure forcenecessary to mate connector Assembliesat maximum rate of 12.5 mm/min.Unmating force 10 Newtons minimumEIA 364 – 13 Measure forcenecessary to unmate connectorassemblies at maximum rate of 12.5mm/min.Thermal shock Contact Resistance:10 mΩ maximumchange from initial value.EIA 364 –32 Test Condition I.10Cycles –55℃ and +85℃,The USBconnectors under test must be mated.Critical Dimension 8 total measurement within tolerance.EIA 364-18Humidity Life Contact Resistance:10 mΩ maximumchange from initial value. The USB connectors under test must betested in accordance with EIA 364 – 31Condition A. method Ш. 168 Hours minimum (seven complete cycles).Temperature life Contact Resistance:10 mΩ maximumchange from initial value. See NoteEIA 364 – 17A-87 Condition 2 MethodA. Subject mated connectors totemperature Life at 85℃ for 250 hoursMixed Flowing Gas See NoteEIA 364-65-92 Class II, Exposures(1)U nmated for 1 day(2)M ated for 10 dayFlammability Require its thermoplastic resin vendorto supply a detailed C of C with eachresin shipment. The C of C shallclearly show the resin’s UL listingnumber, lot number, date code, etc.UL 94 v-0Note:Shall meet visual requirements ,show no physical damage ,and shall meet requirement.Figure 1 (conn.)PRODUCT SPECIFICATION SPEC.NO. SPEC-USB 2.0Approved Date 02-26-2001 Name PRODUCT SPECIFICATION Amended Date 05-29-2003 Title USB2.0A&BTYPEPLUG&RECEPTACLE Page 4 Sum To 8 Pages Test Description Requirement ProcedureContact capacitance 2 pF maximum unmated percontact.EIA 364 –30The object of this test is to detail a standardmethod to determine the capacitance betweenconductive elements of a USB connector.Contact current rating 1.5A at 250vAC minimumwhen measured at an ambienttemperature of 25℃, withpower applied to the contacts,the temperature change shallnot exceed +30 at any point inthe USB connector under test.EIA 364 – 70—method BThe object of this test procedure is to detail astandard method to assess the currentcarrying capacity of mated USB connectorcontacts.Differential impedance 90±15%Ω(76.5~~103.5Ω)Connect the Time Domain Reflectometer(TDR). TDR is setup the differential mode.Common mode impedance 30±30%Ω(21~~39Ω)Connect the Time Domain Reflectometer(TDR). TDR is setup the differential mode.Propagation Delay 26ns(maximum for full speed cable)Connect the Time Domain Reflectometer(TDR). TDR is setup the differential mode.Propagation delay skew 100ps/cable(maximum for full speed cable)Connect the Time Domain Reflectometer (TDR). TDR is setup the differential mode.Signal pair attenuation (Maximum) 0.064 MHz 0.08 dB/Cable1. Connect the Network Analyzer output port(port1) to the input connector on theattenuation test fixture(note).2. Connect the series “A” plug of the cable obe tested to the test fixture, leaving theother end open-circuited.3.Calibrate the network analyzer andfixture using the appropriate calibrationstandards over the desired frequencyrange.0.256 MHz 0.11 dB/Cable0.512 MHz 0.13 dB/Cable0.772 MHz 0.15 dB/Cable1.000 MHz 0.20 dB/Cable4.000 MHz 0.39 dB/Cable8.000 MHz 0.57 dB/Cable12.00 MHz 0.67 dB/Cable24.00 MHz 0.95 dB/Cable48.00 MHz 1.35 dB/Cable96.00 MHz 1.90 dB/Cable200.00 MHz 3.2 dB/Cable400.00 MHz 5.8 dB/CableNote: Shall meet visual requirements ,show no physical damage ,and shall meet requirementFigure 1 (conn.)PRODUCT SPECIFICATION SPEC.NO. SPEC-USB 2.0Approved Date 02-26-2001 Name PRODUCT SPECIFICATION Amended Date 05-29-2003 Title USB2.0A&BTYPEPLUG&RECEPTACLE Page 5 Sum To 8 Pages 2.5 Product qualification test sequence:Test ExaminationTest Group (a)1 2 3 4 5 6 8Test Sequence (b)Examination 1,10 1,6 1,6 1,9 1,3 1,6 1,3 Low level contactresistance3,7 2,5 2,5Capacitance 2Critical Dimension 2 Insulation resistance 3,7DWV 4,8Vibration 5Physical shock 6Durabillity 4 3 3Mating and unmatingforce2,8Thermal shock 5Humidity 6Temperature life 4Cable pull-out 9Mixed Flowing Gas 4Solderability 2Impedance 2Attenuation 3 Propagation delay 4Skew 5Number of samplesPlug 8pcs 8pcs 8pcs 8pcs 5pcs 5pcs 8pcs socket 8pcs 8pcs 8pcs 8pcs 5pcs 5pcs8pcs3. Sample Selection:Samples shall be prepared in accordance with applicable manufacturers instructions and shall be selected at random form current productions.PRODUCT SPECIFICATIONSPEC.NO. SPEC-USB 2.0Approved Date 02-26-2001 Name PRODUCTSPECIFICATION Amended Date05-29-2003TitleUSB2.0 A&B TYPE PLUG&RECEPTACLEPage 8 Sum To 8 Pages1.0 USB connector termination data:provide the standardized contact terminating assignments by number and electricalvalue for series “A” and series “B” connectors.1.1 USB connector termination assignment:Contact numberSignal nameTypical wiring Assignment1 Vbus Red2 D- White3 D+ Green4 GND Black shell Shield Drain Wire。