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[技術文章]教您辨認USB3.0/USB2.0並解析USB 2.0操作步驟
2020-03-10

到底要如何辨別是USB2.0還是USB3.0呢? 辨識之後,到底要使用什麼工具才能測試USB2.0呢?

以下圖示秒解USB2.0與USB3.0的差別並手把手教您如何測試USB2.0,及教您如何看報告!
 
 
USB機械電子標準一覽表 / USB2.0 v.s. USB3.2 / Type-A v.s. Type-B(下圖取自維基百科)


 

實際拍攝USB 2.0 與 USB 3.0 差別圖

<< USB 2.0 實際圖示<< USB 3.0 實際圖示
 


 

USB3.0和USB2.0的規格差別與測試工具介紹


1. 傳輸速度:
  USB2.0的理論最高傳輸數據是480Mbps(約為60MB/s),USB3.0的理論最高速度高達5Gbps(約為640MB/s)

2. 雙向傳輸:
  除了傳輸速度之外,USB3.0還可以"雙向資料傳輸",USB3.0在寫入資料的同時,也能讀取數據,並且不會互相干擾。

3.  耗電量:
  USB 3.0 多了休眠和電源管理設計,即使在高速傳輸的狀態下,也不會增加耗電量,反而會減少傳輸消耗的時間,因此耗電量會比 USB 2.0少。

4.  要達到USB 3.0 測試,示波器頻寬需達 13GHz
     USB 2.0 測試,示波器頻寬需達 2.5GHz


 


如何執行 USB 2.0 信號品質分析測試呢?首先,需要準備一台示波器。

  USB 2.0 信號品質分析應用需要韌體版本 3.10 或更高的 Keysight InfiniiVision 4000X/6000 X 系列示波器。

  對於高速測試(High speed):

  - 高速測試需要 1.5 GHz 頻寬型號示波器。
  - 不支援以單端 SMA 纜線連線在 2 通道示波器上進行 「高速」測試,因為取樣率 不會達到所需的 5 GSa/s 速率。在 2 通道示波器上使用差分測試棒,運作效果 良好。

  對於全速與低速測試(Full speed/Low speed):

  - 可以使用 200 MHz、350 MHz、500 MHz、1 GHz 或 1.5 GHz 頻寬型號的示波器執行 「全速」與 「低速」測試。 最適合在 4 通道示波器中執行「全速」測試,因為使用 2 通道示波器時,通道 1 和 2 是非交錯式的,取樣率會低於 USB-IF 測試程序需要的 4 GSa/s。
若在 2 通道示波器上執行 「全速」測試,則會在資料上使用內插法。

  對於示波器內選用的 USB 2.0 觸發及解碼:

  - 選用的 D4000USBA / D6000USBA USB 測試軟件是非常實用的工具,能識別並觸發您可能希望對其執行 USB 信號品質測試的封包。



Keysight InfiniiVision 4000X/6000 X 系列示波器提供 USB 2.0 信號品質分析應用軟體,簡單測試 USB 2.0 !!

USB 2.0 信號品質分析應用軟體支援兩種使用模式:
1. 您可以使用真實封包快速測試電路中的 USB 信號品質。在此情況下:

 - 您可使用測試固定裝置這種輕鬆的方式探測信號。
 - 可能必須先調整 USB SQ 分析應用的 「自動設定」,然後才能分析實際封 包。

2. 您可驗證信號品質是否遵循 USB 2.0 規格。在此情況下:
 - 您必須使用 USB 設計論壇 (USB Implementers Forum, USB-IF) 要求的測 試固定裝置、設備和測試設定。
 - USB SQ 分析應用的 「自動設定」應針對所需的測試封包依現狀運作。


信號品質分析應用:
-  讓您為裝置和主機選取 「高速」、「全速」或 「低速」測試。對集線器同時 執行裝置和主機測試,可測試集線器。
- 對所選速度與裝置類型組合執行所有信號品質測試。
-  針對所選測試自動設定示波器。
-  針對已執行的各項測試提供詳細的結果資訊。
-  讓您將詳細的結果資訊儲存至 HTML 報告。

 

裝置高速信號品質測試

1. 用於裝置高速信號品質測試的設備

>> 示波器: Keysight 4000/6000 X 系列 >1.5 GHz 頻寬型號
>> 示波器探測解決方案:
      差動測試棒:搭配 E2678A 或 E2669A 的 Keysight 113xA
  SMA 纜線:Keysight 15443A 配對纜線組或同等纜線
>> 主機測試台電腦:搭配 Windows XP、Windows 7 或 Windows 8 作業系統、具備高速 USB 連接 埠的任何電腦。
>> 裝置高速信號品質測試固定裝 置與 4 英吋 USB 纜線
>> 5V 電源供應器

2. 裝置高速遵循測試封包

  若要設定主機電腦以傳輸遵循測試封包,請執行這些步驟:
       >> 在 「高速電子測試台」電腦上叫用 「HS 電子測試工具」軟體。
       >> 選取裝置並按一下測試按鈕,開啟 「裝置測試」對話方塊。

        >> 在 「裝置測試」對話方塊中,應使用裝置的 VID ( 和所連接的根連接埠一同 顯示 ) 列舉待測裝置。
        >> 從裝置指令下拉式功能表中選取 TEST_PACKET,並按一下執行。這樣會強制待 測裝置持續傳輸測試封包。

3. 示波器按下「
Analyze按鈕,在 「分析」功能表中按下 特性 軟鍵;再選取 USB 信號品質。按下測試軟鍵並選取裝置高速信號品質測試。

4. 按下自動設定軟鍵,以自動設定要用來進行所選測試的示波器。
為了取得最佳測試結果,您可調整 「自動設定」。通常您會希望示波器的顯示 器上顯示一個封包的資料,以及各端一個位元的時間。同時,也應調整垂直刻 度與偏移,使信號能顯示在六個垂直區域內而不致遭到裁切。

5. 按下執行測試軟鍵,執行所選信號品質測試。 測試執行時,示波器會在執行時停止擷取,然後分析畫面上的資料,接著顯示結果。
(PS. 測試可能花費數分鐘執行,一旦開始就無法取消。)

6. 測試完成後,會自動顯示結果。您可按下顯示結果軟鍵,停用或重新啟用測試 結果的顯示。




7. 將測試結果儲存為 HTML 檔案

若要儲存 USB 2.0 信號品質測試結果:
 1 將 USB 儲存裝置連接到示波器的 USB 主機連接埠之一。
 2 在示波器的前面板上,按下 [Save/Recall] 儲存 / 呼叫 > Save 儲存 > Format 格式,並選取 USB 信號品質選項。
 3 按下第二個軟鍵,再使用文檔瀏覽器瀏覽至要儲存測試結果檔案的位置。
 4 按下檔案名稱軟鍵,並指定測試結果檔案的名稱。
 5 按下按下以儲存按鍵。


關於全速/低速測試,請右下角私訊小編,或參閱操作手冊(點我查看)


* 文中相關資料介紹:

Keysight 4000X 系列
keysight 6000X 系列
- DSOS系列 高解析度示波器
- 示波器探棒選購指南

- 其他示波器白皮書