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Voyager M310P USB协议分析仪

Voyager M310P是Teledyne LeCroy的综合协议验证系统,专为USB 2.0,USB 3.1,Type-C和电源传输而设计。Voyager M310P的非侵入式探测和一系列交钥匙的Compliance软件包使它们成为USB 3.1协议分析的明智之选。

自1995年引入USB以来,Teledyne LeCroy已经开发了六代业界领先的USB协议验证系统。TeledyneLeCroy USB分析仪系列的每一代产品都基于先前的知识和专业知识。如今,Teledyne LeCroy提供了范围广泛的USB测试系统,这些系统具有空前的功能,准确性和用户友好性。产品发布后发现问题的巨大成本远远超过对Teledyne LeCroy的事实上的标准USB分析工具的投资。它们的使用提高了USB半导体,设备和软件供应商的调试,测试和验证的速度和效率。分析仪或总线“嗅探器”

随着数字媒体的日益普及,USB-IF于2007年末发布了USB 3.0,其目标是通过将两个额外的高速差分对用于“ SuperSpeed”传输模式,将当前USB带宽提高10倍。USB 3.0规范于2008年末发布,商业产品于2009年末开始发售。Teledyne LeCroy率先开发了这项新技术的验证系统。唯一提供完整的USB 3.0测试解决方案系列的公司,涵盖发射机测试到协议测试以及两者之间的每个步骤,Teledyne LeCroy可以帮助开发人员实现其性能,质量,可靠性和SuperSpeed技术的上市时间目标。

USB技术概述:

USB或通用串行总线是一种连接标准,使计算机外围设备和消费类电子产品可以连接到计算机,而无需重新配置系统或打开计算机箱来安装接口卡。USB 1.0规范于1996年1月引入。原始USB 1.0规范的数据传输速率为12 Mbit / s。USB的第一个广泛使用的版本是1.1,该版本于1998年9月发布。它提供12 Mbps的数据速率,以实现更高的传输速率。高速设备(例如磁盘驱动器)和较低的1.5 Mbps速率,以用于低带宽设备(例如操纵杆)。USB 2.0规范于2000年4月发布,并于2001年底被USB-IF批准以开发更高的数据传输速率,从而使规范达到480 Mbit / s

当今的USB提供了快速,双向,低成本的串行接口,可轻松连接到PC。USB操作的标志是主机能够自动识别已连接的设备并安装适当的驱动程序。USB具有与先前设备的向后兼容性和热的“可插拔性”等功能,已成为各种消费类和PC外围设备的事实上的标准接口。USB标准最多允许127个设备连接到主机系统。USB表示兼容2.0规范的设备之间的低速,全速,高速连接。大多数全速设备包括带宽较低的鼠标,键盘,打印机和操纵杆。

SuperSpeed USB是在5 GHz频率下运行并与USB 3.0规范兼容的链接的代号。SuperSpeed USB为使用较大文件或需要更高带宽的应用程序提供了高性能的连接拓扑。SuperSpeed USB向后兼容USB 2.0,从而为最终用户提供了无缝过渡过程。SuperSpeed USB为数字成像和媒体设备供应商提供了引人入胜的机会,可将其设计迁移到性能更高的USB 3.0接口。

NEC /瑞萨电子是第一家推出用于USB 3.0的主机控制器的芯片供应商(5/18/2009)。第一批具有华硕和技嘉USB 3.0端口的主板于2009年底问世。2010年上半年,随着供应商争相提供使用USB 3.0的5Gbps信号传输速度的解决方案,数十款SuperSpeed设备开始出货。预计在2010年末将大量采用高带宽应用程序。

为什么要使用USB?

从1995年作为键盘和鼠标的低成本连接接口出现以来,USB稳步扩展了其在计算和消费电子领域的地位,成为历史上最受欢迎的外围互连设备。由于以下原因,USB继续占主导地位:

  • 成熟,成熟的技术
  • 向后兼容且成本低
  • 便捷的即插即用操作
  • 数据传输速度适合各种应用

正如USB流行所证明的那样,已经引入了该技术的几种扩展,以尝试利用其已安装的基础/流行度。USB实施者论坛(USB-IF)支持并批准的此扩展示例是USB On-The-Go(OTG)。OTG旨在使便携式计算设备(例如手机和数码相机)能够作为主机或外围设备连接到其他USB设备,因此它有望改善大量支持USB的设备的互操作性。

此外,现在有数十种USB设备类别可解决从医疗保健系统到同步视频应用程序的所有问题。大容量存储仍然是最受欢迎的USB应用程序之一,因为消费者已经接受了所有类型的数字媒体。T10委员会现在已经完成了USB Attached SCSI(UAS)协议的定稿,它可以对传统大容量存储协议进行一些重大改进,包括命令队列和流IO。特别令人感兴趣的是新的电池充电规范,该规范提供了一种标准机制,允许设备在连接到壁式充电器或快速充电主机控制器时汲取超过USB规范的电流。除了传统的数据交换应用程序外,电池充电规范还巩固了USB'

USB架构

USB最初是作为外围互连的主机引入的,目的是将大多数智能功能放在主机端。OTG规范为设备添加了可选的点对点功能,但迄今为止采用的范围有限。因此,绝大多数USB设备通常分为两类:

  • 主持人
    • PC,Mac和笔记本电脑
  • 周边设备
    • 所有旨在连接到主机的设备(示例)

主机控制器(加上软件)的作用是为所有应用程序软件提供IO系统的统一视图。特别是对于USB IO子系统,主机管理外围设备的动态连接和分离。它自动执行设备初始化的枚举阶段,该阶段涉及与外围设备通信以发现应加载(如果尚未加载)的设备驱动程序的标识。它还提供了设备描述符信息,驱动程序可以使用这些描述符信息来启用设备上的特定功能。外围设备可以向主机系统添加功能,也可以是独立的嵌入式操作。当作为USB设备运行时,外设是遵循已定义协议的从设备。他们必须对主机发送的请求做出反应。它' PC软件的主要作用是在无需用户交互的情况下管理设备电源,以最大程度地降低总体功耗。USB 3.0规范重新定义了电源管理,使其可以在硬件级别使用多种电源状态进行设计,以减少整个IO系统的电源使用。

链接

Teledyne LeCroy具有传奇色彩的Voyager分析仪平台全面支持USB Type-C,3.1和Power Delivery 3.0规范,可提供业界最准确,最可靠的SuperSpeed USB和PD协议捕获信息,以进行快速调试,分析和问题解决。Voyager平台具有事实上的标准CATC Trace™显示屏,并具有有助于发现难以捉摸的协议错误的创新功能,是执行任何USB协议验证任务的明智选择。

M310P除了PD Source,Sink和Dual-Role设备外,还提供了集成的练习器,该练习器能够仿真USB 2.0、3,1的主机和端点行为。该平台高度可配置,支持最广泛的官方USB-IF Compliance规范,包括USB PD 2.0 / 3.0,Type-C,USB 3.1集线器和链路层。现在进行了增强以支持所有最新的Type-C合规性检查,包括Power Delivery眼图测试,M310P是USB认证的“一站式”解决方案。

无与伦比的精度

Voyager M310P具有业界最高保真度的探头设计,在以USB 2.0或最新一代USB 3.1 Gen-2(10Gb / s)速度测试设备时,可提供无与伦比的可靠性。M310P中的模拟前端旨在非侵入式地记录5 Gb / s和10 Gb / s SuperSpeed链路,它与使用交替模式(包括两通道和四通道DisplayPort)的系统完全兼容。热插拔USB主机和设备以及Voyager系统的任何组合都将透明地遵循速度协商并锁定到确定的速率。在排队时,它将检测电空闲和低功耗模式并从中无缝恢复,同时准确显示所有U1 / U2 / U3状态转换。

灵活的硬件

Voyager分析仪的前端具有标准的USB Type-C连接器,该连接器支持USB 2.0和3.0 / 3.1信号,可同时无损捕获所有活动链路的流量。同时记录旧版USB,SuperSpeed +和PD消息,可以端到端查看USB 3.1 Type-C桥接器和扩展坞配置请求(使用随附的适配器电缆完全支持旧版USB设备)。Voyager M310P平台包括16GB的记录内存以及USB 3.0和Gbe链接,用于将记录的流量上传到主机PC。

Voyager分析仪的核心是Teledyne LeCroy的革命性BusEngine技术。这个最先进的协议处理核心结合了实时记录引擎和可配置工具,可以有选择地监视和记录SuperSpeed USB流量。可现场升级的固件使BusEngine可以发展并支持USB规范的新功能或将来的更改。

除了合规性验证和错误注入外,练习者还可以仿真USB端点并智能地响应主机枚举或Power Delivery请求。当用作源或宿时,该系统提供对功率电平的编程控制,包括整个VBUS和CC电压范围。可以定义PD消息和电源转换的任意组合,以允许对角色交换和省电状态进行极端情况测试。

分析软件

自从USB 1.0技术问世以来,旅行者号就利用了传奇的CATC Trace-行业事实上的标准。跟踪查看器软件使用颜色和图案来训练眼睛以更快地了解信息。当记录SuperSpeed集线器上游的混合流量时,旧版2.0和3.1数据包将在单个显示器中进行标记和交织。每个事件都显示在单独的行中,每个字段都用标签和颜色编码。逻辑2.0和3.1通道的流量可以分别从跟踪中过滤,搜索或导出。可以扩展和折叠USB传输级别,以显示包括所有链接命令和流控制原语的数据包层。

原始调试能力

Voyager是市场上唯一能够以5 Gb / s和10 Gb / s链路速率捕获每个转换的分析仪,包括空闲,数据包间符号,损坏的10位代码和128位数据块。链接跟踪器按时间顺序显示所有有序集的上游/下游显示,定时分辨率为800ps。为帮助进行低级调试而设计,所有符号(包括训练序列)都可以原始10位,8位,加扰和未加扰的十六进制格式显示。只需单击一下,即可进行符号到符号的时序测量。

主要特点
  • 同时捕获/分析USB 2.0 / 3.1和PD流量-记录2.0 / 3.1和PD以查看端到端主机,集线器和扩展坞的操作。
  • 集成的USB 3.1分析仪/锻炼器(单盒) -带有2.0和3.1设备的多功能系统以及主机流量生成
  • USB Type-C和PD分析仪/练习器-生成并记录所有Type-C和Power Delivery协议消息以及状态更改
  • CATC跟踪分析软件-扩展/折叠传输层,可更快地解释USB流量
  • 16GB记录容量-捕获长时间的记录会话以进行分析和解决问题
  • 原始位记录/ 10位错误检测-查看低级10位符号并将其与高级分组结构相关联
  • 检测超过50个链接和协议错误-关键链接和时序错误会自动检测到并标记在跟踪中
  • 800ps的定时分辨率-极其精确的定时分辨率可精确测量链路层握手
  • 外部触发输入/输出-使用Teledyne LeCroy Voyager识别任何数据包并切换示波器或逻辑分析仪(通过SMA连接器)
  • 完全支持SSC和数据加扰-快速锁定和准确捕获5和10 Gbps信号
  • 硬件触发-在2.0、3.0和3.1协议事件上触发以隔离重要的流量,特定的错误或数据模式
  • 全面的设备解码-SCSI大容量存储,集线器,PTP /静止图像,打印机,PictBridge,媒体传输协议(MTP)和所有流行的USB设备类别
  • 硬件过滤-自动排除非必要和冗余符号,包括空闲,TS1,TS2,SKP和LFPS序列。
  • 复杂的查看-查看TLP消息和标头,以及USB协议的逻辑事务和传输层
  • Gbe或USB 3.0上传-通过Gbe的600Mbps持续传输速率可立即访问捕获的数据
  • 环回和合规模式-Exerciser系统提供了用于启动环回和合规模式的特殊控制台
  • 链接培训状态视图-LTSSM流程图和按时间顺序的视图链接到跟踪显示
  • 实时统计-RTS窗口以图形方式实时显示吞吐量,链路统计和数据包错误率
  • 一致性测试选件-Voyager是经过认证的链路验证系统(LVS),用于执行链路,集线器,PD和USB Type-C一致性测试
  • Power Tracker选件-与跟踪数据同步的VBus设备的功率和电流图-与PD电压(最高5 Amp)完全兼容

智能触发

Voyager提供了硬件触发功能,可以精确定位感兴趣的协议事件。可以在最低级别上指定触发事件,包括总线状态和有序集(Link up,SKP等)或标头字段,包括地址或数据包类型(ACK,Data等)。Voyager的图形化拖放界面使设置变得容易。使用高级模式,用户可以定义触发逻辑,以监视多个顺序事件,包括控制或批量传输,VBUS和CC电压,状态更改或协议错误。

实时过滤

以10 Gb / s的速度传输的SuperSpeed可以立即填充内存缓冲区,从而使事件过滤对于高效调试至关重要。Voyager分析器可以通过丢弃冗余模式(例如SKP,空闲和训练序列)来实时过滤来自缓冲区的有害流量。过滤逻辑还可以包括具有附加条件(例如方向或设备地址)的事务层数据包。

错误检测

Teledyne LeCroy Voyager可以检测并标记实际协议错误,包括50多种不同的USB问题和15种独特的PD错误情况。在较低的层上,将自动验证训练序列,标头字段,链路层握手和时序参数。在SCSI和USB事务层,检查各个交换的完整性。Spec-View以十六进制或二进制显示标题字段,并以红色标记错误。

综合锻炼器选件

Voyager平台内置了全面的练习器功能,同时支持USB PD,2.0、3.0和3.1流量生成。Exerciser选项允许用户通过标准USB电缆传输自定义数据包,并对标头,有效负载,定时和链接状态进行低级控制。该练习器具有Voyager ReadyLink™和事务引擎,包括功能齐全的链接和事务层状态机,可自动处理所有USB 3.0握手,从而简化测试脚本的开发。ReadyLink在硬件中执行链接同步,流控制和报头确认。事务引擎管理NRDY重试条件,使Voyager能以全线速运行并正确响应规范所定义的DUT。通过覆盖,可以更改这些行为,例如缩短LFPS间隔,链接训练序列或握手时间。Exerciser与协议分析器无缝集成,使Voyager系统成为工程师验证USB协议的完整测试和开发解决方案。

USB合规性测试

Voyager USB 3.1 Compliance Suite为Type-C,PD,链路层和集线器一致性测试提供了全面的支持。Compliance Suite与Teledyne LeCroy的Voyager运动平台集成在一起,并通过USB-IF认证,可进行Type-C,电源传输,链路层(第6和7章)和集线器(第10章)测试。遵从性测试仪是全自动的,它利用仿真脚本来模仿USB,PD和Type-C链接行为。该练习器用于像真实设备一样启动和响应USB和PD命令,同时分析来自DUT的响应。它直接通过Type-C电缆进行通信,记录并分析每个协议交换,并生成通过/失败报告。为了实现C型和PD遵从性,练习者利用高级命令的综合库来模拟C型源,接收器和DRP行为。选项标签)。

USB设备解码

Voyager软件通过将解码器自动和手动分配给各个端点来对USB设备类流量进行完全解码。从MTP到CCD,再到视频类,Voyager提供了最全面的解码功能。它为最新的设备类型提供全面支持,包括音频3.0,Type-C桥接器,内容安全性和USB连接的SCSI。它还对有兴趣在跟踪视图中自动显示专有命令的开发人员支持特定于供应商的解码。

快速找到问题

Voyager软件提供了许多机制来测量和报告USB 2.0和3.1协议。通过“流量摘要”显示,用户可以一目了然地评估统计报告,或者导航到各个事件。用户可以选择交易数据包以查看ACK / NAK或设备通知事件,然后单击一次即可跳转到每次出现的事件。可用报告显示链接吞吐量和流量控制指标。还可以在逻辑USB传输级别跟踪和报告更高级别的事件。错误报告显示了一系列协议违规-从无效的CRC到成帧错误。

LTSSM视图提供了交互式USB 3.0 / 3.1状态机图。每个状态更改均以图形方式显示,并超链接至跟踪显示。链接状态时序视图以时间线格式显示相同的信息。

总线利用率图以直方图格式显示数据和数据包长度以及设备的总线利用率。带宽计算器自动计算轨迹中两点之间的时间增量。快速搜索和查找选项允许用户导航到跟踪文件中的特定数据包,错误和任何数据类型。CATC Trace支持过滤和隐藏命令,以从显示屏中临时删除无关的数据,从而更有效地进行查看。

使用PowerTracker测量和验证VBUS和CC电压

Voyager M310P Power Tracker选件提供了对vBus电源和电流的独特监视功能。电源信息以时间线格式进行采样并以图形方式显示,具有业界最佳的定时分辨率(20µs)。电压和电流显示被同步以跟踪事件,从而允许用户验证协议和电气层的电源状态转换。为CC和VCONN电压提供了独立的功率曲线图,使可视化逻辑C型状态转换变得容易。完全与USB Power Delivery中的较高电压兼容,Power Tracker会自动计算选定区域的电压变化和压摆率。

Voyager系统具有一流的功能,包括非侵入式探测,16GB记录内存和SuperSpeed 3.0数据上传端口,在数据分析方面具有无数创新,可帮助缩短USB系统和软件的上市时间。结合练习者选项和法规遵从性测试选项,Voyager平台非常适合于低级芯片验证以及系统和软件级USB协议调试。


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