(Microsoft PowerPoint - H-6_TIF2013_USB2_F [\214\335\212\267\203\202\201[\203h])

Size: px

Start display at page:

Download "(Microsoft PowerPoint - H-6_TIF2013_USB2_F [\214\335\212\267\203\202\201[\203h])"

みがねいいはた
5 years ago
Views:

1 H-6 UBS2.0 インタフェースの評価手法脇本雄太

2 USB2.0 の概要

3 USB の歴史 1995 年 :Intel によって仕様公開 1996 年 1 月 :USB-IF によって USB1.0 規格を発表 Compaq Computer Digital IBM Intel Microsoft NEC 1998 年 9 月 : 電気的仕様をより詳細に規格化し USB1.1 へ 2000 年 4 月 :USB2.0 規格を発表 Hewlett-Packard Lucent Technologies Philips が新たに参加 2001 年 12 月 :On-The-Go Supplement Revision1.0 を発表 2008 年 11 月 :USB3.0 仕様公開 PC と周辺機器を接続する標準的なインタフェースの 1 つ現在ではほとんどの PC に標準で装備 PC 用途に限らずデジタルコンシューマ分野にも広がる

4 USB2.0 とは Universal Serial Bus Revision2.0 USB1.1 に Hi-Speed モードを追加 Low-Speed (LS) : 1.5Mbps Full-Speed (FS) : 12Mbps High-Speed (HS) : 480Mbps (USB2.0 で新規に追加 ) USB1.1 と後方互換性を確保 USB2.0 機器と USB1.1 機器の混在が可能

5 USB コネクタ Standard Connector 標準的なコネクタ Mini Connector 小型コネクタ薄型機器携帯端末 Micro Connector ミニコネクタよりさらに薄く小型携帯端末

6 USB2.0 標準ケーブル USB1.1から仕様変更なし信号線 28AWG ツイストペア電源線 20-28AWG シールド線最長 5m (26ns) LSケーブルにシールドを推奨

7 参考 :USB3.0 ケーブル SuperSpeed は 1 本のケーブルにて USB2.0 と 3.0 のリンク充填材 ( オプション ) 非シールドツイストペア (USB2.0) シールドツイストペア (USB3.0) ブレード電源被覆シールドツイストペア (USB3.0): グランド USB-IF Web より引用 : Cables and Connectors, Yun Ling, Nov.17-18, 2008, SuperSpeed USB Developer Conference, San Jose, California

8 参考 :USB3.0 コネクタ Standard-A Micro A / AB Standard B USB3.0 の 5 ピンを追加 USB2.0 部 USB3.0 部 Micro B Powered B USB-IF Web より引用 : Cables and Connectors, Yun Ling, Nov.17-18, 2008, SuperSpeed USB Developer Conference, San Jose, California _Cable_and_Connnector_Ling.pdf

9 USB ロゴ認定は USB-IF(Implementers Forum) にて行われる Compliance Test( 認証試験 ) に合格 Integrators List 規格に準拠していることの証明 Certified Logo

10 USB コンプライアンステストロゴライセンス取得の為に USB-IF が定めたテスト製品やパッケージに USB ロゴを使用する場合は必ず合格しなければならないロゴ認証を取得するにはセルフテスト不可 Test Lab アリオン株式会社株式会社エクスカル

11 USB2.0 物理層の評価

12 USB2.0(High Speed) 物理層信号線は 4 線差動データライン 2 線 (D+, D-) Vbus GND 差動半二重伝送 DC 結合 NRZI(Non Return to Zero Invert) エンコードデータ 1 の場合は信号レベルを反転データ 0 の場合は継続ビットスタッフィング

13 アイダイアグラム測定デジタルデータ通信の信号品質評価ノイズジッタテンプレートの適用

14 アイダイアグラム測定例ノイズジッタ

15 測定ポイントアイダイアグラムの評価は測定ポイントが重要近端と遠端で波形が変わる USB コンプライアンスでは基本は近端で測定 Host および Hub の Downstream Port は TP2 Device および Hub の Upstream Port は TP3 ケーブル付の Device および Hub の Upstream Port は TP2

16 テンプレート Template1 Template2

17 波形品質評価は理想終端で反射の影響を少なく

18 テストモードのサポート USB2.0 規格で定められたテストの為のモード Test Packet Test J, Test K, Test SE0_NAK Test Force Enable テストモードに設定するには Device, Hub USB-IF よりソフトウェアを提供 HS Electrical Test Tool Host OS が Windows の場合 HS Electrical Test Tool にて可能 OS が非 Windows の場合各ベンダー様にて Test Mode に設定する必要有

19 物理層の信号品質評価 PC を使用して被測定デバイスを Test Packet モードに設定信号観測時はフィクスチャ上で理想終端

20 その他の信号品質評価 Monotonic Transition データが変化する時は単調的に推移することインピーダンス不整合差動間スキュー Rise / Fall Time 10%-90% にて 500ps 以上速すぎてはいけないコンプライアンステストではスルーレートで測定 USB-IF Web より引用 :

Platform Design Considerations, Jim Choate http://www.

21 USB2.0 のルーティングガイドラインスタブやグランドプレーンの切れた部分の横断差動信号ラインの非等間隔配線を禁止反射インピーダンスの変化を抑制 USB-IF Web より引用 : Platform Design Considerations, Jim Choate

22 USB 機器インピーダンス Hi-speed デバイス / ホスト測定仕様測定項目スペック備考終端インピーダンス Zterm 90Ω±10Ω Tr = 400ps で測定スルーインピーダンス Zthrough 90Ω±20Ω Tr = 400ps で測定 Zterm Zthrough

23 TDR による USB 機器測定例差動インピーダンス 4ns

24 Tektronix のソリューションのご紹介

USB2.0 の評価に最適なオシロスコープ DPO/MSO5000 シリーズ DPO5204 型 MSO5204 型 DPO5104 型 MSO5104 型 DPO5054 型 MSO5054 型 DPO5034 型 MSO5034 型周波数帯域 2GHz 1GHz 500MHz 350MHz 最高リアルタイムサンプルレートレコード長 ( 標準 )

25 USB2.0 の評価に最適なオシロスコープ DPO/MSO5000 シリーズ DPO5204 型 MSO5204 型 DPO5104 型 MSO5104 型 DPO5054 型 MSO5054 型 DPO5034 型 MSO5034 型周波数帯域 2GHz 1GHz 500MHz 350MHz 最高リアルタイムサンプルレートレコード長 ( 標準 ) レコード長 ( 最大オプション ) 10GS/s(1/2 使用時 ) 5GS/s(3/4ch 使用時 ) 25M(1/2ch 使用時 ) 12.5M(3/4ch 使用時 ) 250M(1/2ch 使用時 ) 125M(3/4ch 使用時 ) 5GS/s 12.5M 125M USB2.0 High Speed の信号を観測するには 2GHz 以上の周波数帯域が必要

26 USB2.0 の評価に最適なオシロスコープ DPO7000C シリーズ DPO7354C 型 DPO7254C 型 DPO7104C 型 DPO7054C 型周波数帯域 3.5GHz 2.5GHz 1GHz 500MHz 最高リアルタイムサンプルレートレコード長 ( 標準 ) レコード長 ( 最大オプション ) 40GS/s(1ch 使用時 ) 20GS/s(2ch 使用時 ) 10GS/s(3/4ch 時 ) 500M(1ch 使用時 ) 250M(2ch 時 ) 125M(3/4ch 時 ) 50M(1ch 使用時 ) 25M(2ch 時 ) 12.5M(3/4ch 時 ) 20GS/s(1ch 使用時 ) 10GS/s(2ch 使用時 ) 5GS/s(3/4ch 時 ) 200M(1ch 使用時 ) 100M(2ch 時 ) 50M(3/4ch 時 ) USB2.0 High Speed の信号を観測するには 2GHz 以上の周波数帯域が必要

27 USB 検証に最適な測定器 :Opt. SR-USB DPO7000C シリーズ DPO/DSA/MSO70000C シリーズ DPO/MSO5000 シリーズにオプション任意の UBS パケットにてトリガ (HS は DPO/MSO5000 シリーズのみ ) 任意の UBS パケットを検索テーブル表示

28 IEC62684 コンプライアンステストに対応 TekExpress USB PWR リップルコモンモード電圧

29 USB の評価に最適なプローブ P6248 型 / TDP1500 型差動プローブ周波数帯域 :1.5GHz 高い CMRR:60dB@1MHz 30dB@1GHz 差動電圧信号を直接オシロスコープで観測 P6245 型 / TAP1500 型 FET プローブ周波数帯域 :1.5GHz 低容量 :1pF 以下 TCP202 型 / TCP0030 型電流プローブ周波数帯域 :50MHz(TCP202 型 ) 120MHz(TCP0030 型 ) 電流値を直接オシロスコープで観測

30 USB 検証に最適な測定器 : TDR 測定器 DSA8300 型デジタルシリアルアナライザ 80E04 型電気サンプリング /TDRモジュールインピーダンス不整合による信号反射の影響

31 USB テストフィクスチャ信号のプロービングすべての転送レート (LS FS HS) に対応 Host Hub Device 測定に対応

32 TDSUSB2 コンプライアンステストソフトウェアコンプライアンステストの自動化 DPO7000C DPO/DSA/MSO70000C 及び MSO/DPO5000 シリーズに対応ボタン一つで自動測定 USB-IF の Test Procedure に完全準拠

33 まとめコンプライアンステスト USB-IF が定めたテスト規格に準拠していることの証明物理層の評価 Tx は理想終端にて観測テストモードをサポートテストフィクスチャを使用インピーダンスの変化は最低限に TDR 測定器で確認

Title

Title B-4 Ethernet / USB2.0 インタフェースの評価手法脇本雄太はじめに今日のデジタルコンシューマ市場の動向 PC 及びインターネットの普及各家庭で高速インターネットに接続が可能に ADSL から FTTH へ地上デジタル放送開始高画質映像データタブレット端末スマートフォンの普及ユビキタス市場の要求データの共有ネットワークの構築容易な接続面倒な設定なしで簡単に接続