USB眼图
USB识别及阻抗匹配
USB识别及阻抗匹配2016/11/22修改记录：目录1.概述.................................................... 错误!未定义书签。
.USB 传送数率............................................ 错误!未定义书签。
.USB接口定义............................................. 错误!未定义书签。
B识别................................................. 错误!未定义书签。
.全速和低速识别.......................................... 错误!未定义书签。
.高速识别................................................ 错误!未定义书签。
B匹配................................................. 错误!未定义书签。
1.概述USB是英文universal serial bus通用串行总线的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑和外部设备的链接和通信。
B 传送数率B接口定义USB信号使用分别标记为D+和D-的双绞线传输，它们各自使用半双工的差分信号并协同工作，以B识别我们知道向下兼容，即高速的hub能支持所有的速度类型的设备，而的hub不能支持高速设备（High Speed Device）。
因此，如果高速设备挂到的hub上，那该设备只能工作在全速模式下。
不管是hub还是设备（device），对于速度的区分是非常重要的，否则，后续的通信根本无法进行。
2.1.全速和低速识别根据规范，全速（Full Speed）和低速（Low Speed）很好区分，因为在设备端有一个的上拉电阻，当设备插入hub或上电（固定线缆的USB设备）时，有上拉电阻的那根数据线就会被拉高，hub根据D+/D-上的电平判断所挂载的是全速设备还是低速设备。
眼图
在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，信号通过信道后，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是在不同程度上存在码间干扰的。
在码间干扰和噪声同时存在情况下，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。
为了便于实际评价系统的性能，常用所谓“眼图”。
眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测试手段。
所谓“眼图”，就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。
干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。
因为对于二进制信号波形，它很象一只人的眼睛。
在图1中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。
图1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。
眼图中央的垂直线表示取样时刻。
当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。
在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1或-1。
当波形有失真时，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分闭合。
这样，保证正确判决所容许的噪声电平就减小了。
换言之，在随机噪声的功率给定时，将使误码率增加。
“眼睛”张开的大小就指明失真的严重程度。
为便于说明眼图和系统性能的关系，我们将它简化成图2的形状。
由此图可以看出：(1)最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻；(2)眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感；(3)在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量；(4)在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；(5)阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。
衡量眼图质量的几个重要参数有：1.眼图开启度(U-2ΔU)/U指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。
无畸变眼图的开启度应为100%。
USB 2.0 眼图测试
测试步骤
3. 打开USB测试软件，如图所示：
测试步骤
4. 设置测试参数。在setup标签页中，device test point下选择device， test connect中选择differential。如图所示：
USB2.0 High Speed HOST SQ TEST
使用仪器
• 9000系列示波器（90000系列），USB测试软件N5416A • 1169差分探头 • E2678A探头前端 • USB HSET测试软件 • E2645-66402夹具(或旧夹具E2645-66502)及配件
SQ测试内容
测试步骤
8. 出现如下图所示的对话框，然后暂停操作示波器。接下来需要在作为 Host的电脑上设置。
测试步骤
9. 在电脑上运行USB HSET测试软件，依下图的提示选择操作。
Test
Enumerate Bus
Operation Successful
Execute
Enumerate Bus
测试步骤
10.将在示波器上观察到如下图所示波形。
测试步骤
11.继续操作步骤7中的示波器的对话框。点击ok，自动生成html格式的 report。
Thanks!
Page 20
测试步骤
5. 设置测试参数。在select test标签页中，选择所需的SQ测试项。如图所 示：
测试步骤
6. 设置测试参数。在configure标签页中，选择所需的参数。如图所示：
测试步骤
7. 在connect标签页中，勾选I have completed there instructions，然后 点击run test。如图所示：
USB识别及阻抗匹配
USB识别及阻抗匹配2016/11/22修改记录：目录1.概述 (3)B 传送数率 (3)B接口定义 (3)B识别 (3)2.1.全速和低速识别 (3)2.2.高速识别 (4)B匹配 (8)1.概述USB是英文universal serial bus通用串行总线的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑和外部设备的链接和通信。
B 传送数率B接口定义B识别我们知道USB2.0向下兼容USB1.x，即高速2.0的hub能支持所有的速度类型的设备，而USB1.x 的hub不能支持高速设备（High Speed Device）。
因此，如果高速设备挂到USB1.x的hub上，那该设备只能工作在全速模式下。
不管是hub还是设备（device），对于速度的区分是非常重要的，否则，后续的通信根本无法进行。
2.1.全速和低速识别根据规范，全速（Full Speed）和低速（Low Speed）很好区分，因为在设备端有一个1.5k的上拉电阻，当设备插入hub或上电（固定线缆的USB设备）时，有上拉电阻的那根数据线就会被拉高，hub根据D+/D-上的电平判断所挂载的是全速设备还是低速设备。
如下两图：USB全速设备上电连接（Full-speed Device Cable and Resistor Connections）USB低速设备上电连接（Low-speed Device Cable and Resistor Connections）2.2.高速识别USB全速/低速识别相当简单，但USB2.0，USB1.x就一对数据线，不能像全速/低速那样仅依靠数据线上拉电阻位置就能识别USB第三种速度：高速。
因此对于高速设备的识别就显得稍微复杂些。
高速设备初始是以一个全速设备的身份出现的，即和全速设备一样，D+线上有一个1.5k的上拉电阻。
USB2.0的hub把它当作一个全速设备之后，hub和设备通过一系列握手信号确认双方的身份。
USB识别及阻抗匹配
USB识别及阻抗匹配2016/11/22目录1.概述B 传送数率B接口定义B识别2.1.全速和低速识别2.2.高速识别B匹配概述USB是英文universal serial bus通用串行总线的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑和外部设备的链接和通信。
我们知道USB2.0向下兼容USB1.x，即高速2.0的hub能支持所有的速度类型的设备，而USB1.x的hub不能支持高速设备（High Speed Device）。
因此，如果高速设备挂到USB1.x 的hub上，那该设备只能工作在全速模式下。
不管是hub还是设备（device），对于速度的区分是非常重要的，否则，后续的通信根本无法进行。
全速和低速识别根据规范，全速（Full Speed）和低速（Low Speed）很好区分，因为在设备端有一个1.5k 的上拉电阻，当设备插入hub或上电（固定线缆的USB设备）时，有上拉电阻的那根数据线就会被拉高，hub根据D+/D-上的电平判断所挂载的是全速设备还是低速设备。
如下两图：USB全速设备上电连接（Full-speed Device Cable and Resistor Connections）USB低速设备上电连接（Low-speed Device Cable and Resistor Connections）高速识别USB全速/低速识别相当简单，但USB2.0，USB1.x就一对数据线，不能像全速/低速那样仅依靠数据线上拉电阻位置就能识别USB第三种速度：高速。
因此对于高速设备的识别就显得稍微复杂些。
高速设备初始是以一个全速设备的身份出现的，即和全速设备一样，D+线上有一个1.5k的上拉电阻。
USB2.0的hub把它当作一个全速设备之后，hub和设备通过一系列握手信号确认双方的身份。
在这里对速度的检测是双向的，比如高速的hub需要检测所挂上来的设备是高速、全速还是低速，高速的设备需要检测所连上的hub是USB2.0的还是1.x的，如果是前者，就进行一系列动作切到高速模式工作，如果是后者，就以全速模式工作。
USB 匹配电阻
最近对USB2.0协议进行了研究，也算是略知皮毛了，在这期间也遇到过很多问题，也在网上找过解答，首先我要感谢网络这个强大的东西，为我答疑解惑，其次也想提醒大家网络上的东西一定要持怀疑的态度来看；下面就解说下关于网上所说的USB匹配电阻的问题。
做过USB的人都或许有一个纠结，那就是D+和D-上到底要串多大的电阻，串在源端还是终端，我想说：网络上的说法都不完全正确，首先USB有低速、全速和高速之分，这一点我想大家都很熟悉了，在低速和全速模式下是电压驱动的，驱动电压为3.3V，但在高速模式下是电流驱动的，驱动电流为17.78mA，host-device模型如下：(画图太麻烦，就直接手画了)Host和device的D+和D-都有45ohm的电阻端接到地，所以每根线的并联电阻为22.5ohm，17.78x22.5=400mV，所以高速模式下的差分幅度为800mV (这时匹配电阻为0)，但是匹配电阻选择10ohm，22ohm和33ohm时我们可以计算出单端信号的幅度如下图：眼图分别如下：10ohm22ohm33ohm那么网上所说的匹配电阻都是错的么？也不是啦！网上所说的匹配电阻都是在全速和低速模式下的，全速模式下为电压驱动的，驱动器具有一定输出阻抗(一般较小)，USB线的特性阻抗为90ohm所以要想源端与USB线匹配就需要串电阻，具体阻值是要根据驱动器的输出阻抗来决定的，即要求源端差分阻抗=USB线差分特性阻抗；而要终端匹配的话就需要并联电阻了(终端的阻抗一般很大)，在驱动能力不强的情况下根本就没法实现；至于匹配电阻要放在源端还是终端，因为USB是双向的，所以要匹配源端的话则应串在源端，要匹配终端的话则要放在终端。
以上是鄙人通过所学知识对网上的关于USB疑问的一些解释，如有不对还请各位网友斧正！网友：二郎神君QQ：865896096转载请注明出处！更多USB、SD卡等精彩内容请到/u/2080044107。
机箱前置USB接法详解(附图)
机箱前置USB接法详解（附图）一、概述因为每个USB接口能够向外设提供＋5V500MA的电流，当我们在连接板载USB接口时，一定要严格按照主板的使用说明书进行安装。
绝对不能出错，否则将烧毁主板或者外设。
相信有不少朋友在连接前置USB插线时也发生过类似的“冒烟事见“。
这就需要我们能够准确判别前置USB线的排列顺序如果我们晓得USB接口的基本布线结构，那问题不是就迎刃而解了吗。
二、USB接口实物图主机端：接线图：VCCData－Data＋GND实物图：设备端：接线图：VCC字串9GNDData－Data＋三、市面上常见的USB接口的布线结构这两年市面上销售的主板，板载的前置USB接口，使用的都是标准的九针USB接口，第九针是空的，比较容易判断。
但是多数品牌电脑使用的都是厂家定制的主板，我们维修的时候根本没有使用说明书；还有像以前的815主板，440BX，440VX主板等，前置USB的接法非常混乱，没有一个统一的标准。
当我们维修此类机器时，如何判断其接法呢？现在，把市面上的比较常见的主板前置USB接法进行汇总，供大家参考。
(说明：■代表有插针，□代表有针位但无插针。
)1、六针双排这种接口不常用，这种类型的USB插针排列方式见于精英P6STP－FL(REV：1.1)主板，用于海尔小超人766主机。
其电源正和电源负为两个前置USB接口共用，因此前置的两个USB接口需要6根线与主板连接，布线如下表所示。
■DA TA1+■DA TA1-■VCC■DA TA2-■DA TA2+■GND2、八针双排这种接口最常见，实际上占用了十针的位置，只不过有两个针的位置是空着的，如精英的P4VXMS(REV：1.0)主板等。
该主板还提供了标准的九针接法，这种作是为了方便DIY在组装电脑时连接容易。
■VCC■DA TA－■DA TA＋□NUL■GND■GND□NUL■DA TA＋■DA TA－■VCC微星MS-5156主板采用的前置USB接口是八针互反接法。
眼图概述——精选推荐
眼图概述1眼图概述1.1 串⾏数据的传输由于通讯技术发展的需要，特别是以太⽹技术的爆炸式应⽤和发展，使得电⼦系统从传统的并⾏总线转为串⾏总线。
串⾏信号种类繁多，如PCI Express、SPI、USB等，其传输信号类型时刻在增加。
为何串⾏总线⽬前应⽤越来越⼴泛呢？相⽐并⾏数据传输，串⾏数据传输的整体特点如下：1 信号线的数量减少，成本降低2 消除了并⾏数据之间传输的延迟问题3 时钟是嵌⼊到数据中的，数据和时钟之间的传输延迟也同样消除了4 传输线的PCB设计也更容易些5 信号完整性测试也更容易实际中，描述串⾏数据的常⽤单位是波特率和UI，串⾏数据传输⽰例如下：图串⾏数据传输⽰例例如，⽐特率为3.125Gb/s的信号表⽰为每秒传送的数据⽐特位是3.125G⽐特，对应的⼀个单位间隔即为1UI。
1UI表⽰⼀个⽐特位的宽度，它是波特率的倒数，即1UI=1/（3.125Gb/s）=320ps。
现在⽐较常见的串⾏信号码形是NRZ码，因此在⼀般的情况下对于串⾏数据信号，我们的⼯作均是针对NRZ码进⾏的。
1.2 眼图的形成原理眼图，是由于⽰波器的余辉作⽤，将扫描所得的每⼀个码元波形重叠在⼀起，从⽽形成眼图。
眼图中包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从⽽可以估计系统优劣程度，因⽽眼图分析是⾼速互连系统信号完整性分析的核⼼。
另外也可以⽤此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减⼩码间串扰，改善系统的传输性能。
⽬前，⼀般均可以⽤⽰波器观测到信号的眼图，其具体的操作⽅法为：将⽰波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整⽰波器扫描周期，使⽰波器⽔平扫描周期与接收码元的周期同步，这时⽰波器屏幕上看到的图形就称为眼图。
⽰波器⼀般测量的信号是⼀些位或某⼀段时间的波形，更多的反映的是细节信息，⽽眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征，两者对⽐如下图所⽰：图⽰波器中的信号与眼图如果⽰波器的整个显⽰屏幕宽度为100ns，则表⽰在⽰波器的有效频宽、取样率及记忆体配合下，得到了100ns下的波形资料。
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USB眼图
USB（通用串行总线）三大物理特性包括接口类型、设备识别、差分信号，其中差分信号决定了USB数据传递的质量保证。
在做差分信号的质量检测时仪器上一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，其形状类似于眼睛，故叫眼图是高速系统信号完整性分析的核心。
接下来简单的介绍一下USB眼图，眼图显示被测信号的综合特征，眼图张开越大对噪音和抖动的容许误差越大，同时接收器判断信号的准确度越好。
模板定义的区域（红色区域）是禁止信号进入的一个区域，有信号进入，说明信号不满足这种模板的要求。
电子原件接触不良、输入时钟质量差或者不合理的锁相环设计等等，都会导致抖动幅度增大影响眼睛的张开，从而影响数据的传送与信号的接收。
USB硬件系统中元件布置不合理会导致易受干扰性的元件和噪声耦容易受到外界干扰，如电源噪声、地回路不通畅或者信号周围有大的干扰源。
都会影响信号接收。
信号的传递会随着走线距离的增大而增大损耗，损耗速率越高互连距离越长的USB损耗越大。
信号会从始端呈眼睛形状到终端杂乱无章，严重影响信号。
因此，USB眼图检测尤为重要，不仅是质量合格与否的把关更是衡量品质的标准。