 文檔部分，協(xié)議層，鏈路層，物理層部分和USB2.0的基礎(chǔ)知識大體相同。  物理層用于每條差分鏈路都是通過使能接收器終端阻抗進(jìn)行初始化的。發(fā)送器負(fù)責(zé)檢測遠(yuǎn)端接收器終端阻抗(還記得USB2.0識別全速和低速的1.5KΩ電阻嗎)，作為總線連接的指示，并通知鏈路層，從而連接狀態(tài)可以被納入鏈路操作和管理。 物理層從鏈路層接收8位數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)加擾以降低EMI的放射。接著將加擾過的8位數(shù)據(jù)編碼成10位，用于通過物理鏈路傳輸。數(shù)據(jù)被接收器從差分鏈路恢復(fù)，解碼并解擾，又生成8位數(shù)據(jù)，然后被送給鏈路層進(jìn)行進(jìn)一步處理。 鏈路層除了處理物理層的信息，還向協(xié)議層提供了一個恰當(dāng)?shù)慕涌?，用于協(xié)議層包信息交換。 編碼方式 上面提到的8位和10位，這就是USB3.0和2.0的編碼方式不同之處。 USB2.0編碼方式為NRZI 非歸零反相編碼:  USB3.0編碼方式8b/10b: 將一組連續(xù)的8位數(shù)據(jù)分解成兩組數(shù)據(jù)，一組3位，一組5位，經(jīng)過編碼后分別成為一組4位的代碼和一組6位的代碼，從而組成一組10位的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。相反，解碼是將1組10位的輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過變換得到8位數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)值可以統(tǒng)一的表示為DX.Y或KX.Y，其中D表示為數(shù)據(jù)代碼，K表示為特殊的命令代碼，X表示輸入的原始數(shù)據(jù)的低5位EDCBA，Y 表示輸入的原始數(shù)據(jù)的高3位HGF。  原本8位的字節(jié)用10位來表示，會使8b/10b編碼的帶寬利用率并不高。但許多高速串行總線采用這樣的編碼機(jī)制，如Serial ATA、PCI Express等。當(dāng)然，后面為了提高效率和速度，USB3.2采用了128b/132b編碼機(jī)制。 文檔的附錄部分，給出8b/10b數(shù)字類型編碼的相關(guān)信息：  至于USB3.0如何兼容USB2.0的不同編碼方式和USB3.0為何不用NRZI，這些不做展開。 線纜部分  USB3.0線纜的橫截面和USB2.0最大區(qū)別，除了1組線：UTP(Unshielded twist pair)信號對，多了兩組SDP(Shielded Differential Pair)屏蔽差分信號對。 
SDP信號插損標(biāo)準(zhǔn):  損耗標(biāo)準(zhǔn)和線規(guī)AWG有關(guān)，AWG前面的數(shù)值（如24AWG、26AWG）表示導(dǎo)線形成最后直徑前所要經(jīng)過的孔的數(shù)量，數(shù)值越大，導(dǎo)線經(jīng)過孔的等級越高，導(dǎo)線的直徑也就越小。  圖片源自百度百科 線纜組件插入損耗的標(biāo)準(zhǔn)： 相互之間串?dāng)_的標(biāo)準(zhǔn)： 線纜還有一些性能標(biāo)準(zhǔn)： 插入力、拔出力、耐久性、剝落強(qiáng)度(垂直方向用至少150N的力)、扳扭強(qiáng)度、軸連續(xù)性測試等。 測試部分 測試點的選擇，和USB2.0在發(fā)送端的連接器上有不同： 簡單列一下發(fā)送端和接收端測試電性能指標(biāo)： 實際測試所用的測試夾具： 信號經(jīng)過產(chǎn)品的PCB和相關(guān)測試夾具之后，產(chǎn)生很大的衰減。USB3.0芯片接收端內(nèi)部會提供EQ均衡技術(shù)CTLE（連續(xù)時間線性均衡）功能補償高頻損耗。 下圖給出求出極點的傳遞函數(shù)和波形： 這里講一下測試用到的測試碼型LFPS。 LFPS(Low frequency periodic signaling)低頻周期信號，是USB3.0設(shè)備測試握手協(xié)商時的一種特殊脈沖，用于在鏈路上通信而不使用超高速信號（SuperSpeed signaling）。LFPS被用于指示初始化和電源管理信息。LFPS 相對容易生成和檢測， 且使用很少電源。 LFPS被用于處于低功耗鏈路狀態(tài)的鏈路的兩個端口之間進(jìn)行帶通通信，它也被用在鏈路處于訓(xùn)練時，或者下游端口發(fā)送熱重啟重置鏈路時。 時鐘部分 時鐘恢復(fù)函數(shù)的恢復(fù)電路具有低通濾波特性。在恢復(fù)的時鐘與數(shù)據(jù)相比較（相減）后，總體時鐘恢復(fù)變成一個高通濾波特性。 拐角頻率和阻尼系數(shù)： 得出傳遞函數(shù)為2dB最大峰值。 之所以把時鐘部分單獨列出來，緣于PCIe串行鏈路同步時鐘的12ns等指標(biāo)要求，而USB異步時鐘沒有提這些指標(biāo)，在這里總結(jié)一些串行鏈路時鐘，等后面一起做個比較。 同樣，這里列了多個傳遞函數(shù)公式，等后面串行信號系列總結(jié)完，再學(xué)習(xí)下胡壽松《自動控制原理》，一并深入理解一下這些公式。 IR Drop的電壓跌落測試 USB3.0和USB2.0主機(jī)或集線器端口電壓4.75~5.25 V。 USB2.0給出設(shè)備最大負(fù)載電流為500mA，USB3.0給出的最大負(fù)載電流為900mA，而不是前文給出的經(jīng)驗值1A。 USB3.0終端設(shè)備最低電壓值為3.67V 。 之前說過，電壓壓降部分的難點在線纜部分，為了滿足設(shè)計要求，線纜給出了相關(guān)要求： 鏈路評估 既然線纜的標(biāo)準(zhǔn)有了，板材的標(biāo)準(zhǔn)可以參考經(jīng)驗，相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也有了，是不是就可以針對USB3.0或者USB4.0做版圖設(shè)計的鏈路評估？后面系列文章再試著總結(jié)一下。 USB4規(guī)范文檔給出的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 中繼器(Repeater)：用于恢復(fù)因通道損耗而衰減的輸入信號的有源電路。 Repeater包含Re-driver和Re-driver。這兩者有分別： 重新驅(qū)動器 Re-driver： 模擬中繼器通過接收器和/或發(fā)射器均衡和增益調(diào)整在其自己的預(yù)定義損耗預(yù)算內(nèi)恢復(fù)衰減的輸入信號。由于Redriver沒有涉及協(xié)議相關(guān)的內(nèi)容，所以其兩端的設(shè)備在協(xié)議層相當(dāng)于直通的。 重新定時器 Re-driver： 混合信號中繼器，用于通過時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路恢復(fù)衰減的輸入信號。內(nèi)部具有CDR功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢后再按照串行通道把信號發(fā)送出去。更好地減輕信號的抖動，同時實現(xiàn)更好的物理損耗的效果，但是復(fù)雜的Retimer也會增加更多的延時。 相關(guān)規(guī)范文檔給出的技術(shù)指標(biāo) 上述的一些指標(biāo)（損耗和長度）是基于平臺和一些理想情況得出的。信道不僅包括ISI（Inter-Symbol Interference），還包括NEXT（近端串?dāng)_）和FEXT（遠(yuǎn)端串?dāng)_）形式的串?dāng)_噪聲。相關(guān)的基準(zhǔn)是否符合規(guī)范需要測試驗證。 參考資料： https://baike.baidu.com/item/8B/10B/9125856 Universal Serial Bus 3.0 Specification 高速數(shù)字接口測試與原理 |
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