油菜花開

這份USB3.2的規(guī)范文檔是2017年的版本，USB3.0是2008年的規(guī)范文檔，其實(shí)這中間還有USB3.1的版本，3.2和3.1更新不大。下表列出USB3.2和USB3.0相關(guān)的比較圖：

USB3.2 Gen1，USB3.1 Gen1和USB3.0可以理解為一樣，只是名字不一樣。Gen1和Gen2的理解為編碼方式不一樣，帶寬使用率不同。Gen1和Gen1x2直觀上是通道的差別。相關(guān)信息，下表羅列了一些：

當(dāng)然，GEN1和GEN2除了通道的差別，這里面也有其他的不同。比如，Gen1和Gen2發(fā)送端的不同模塊：

接收端的過程，照此過程相反。

物理層，GEN1狀態(tài)序列操作分為4部分：

• 鏈接的配置和初始化

• 鎖定字節(jié)字符（可以理解為相位鎖定，后續(xù)數(shù)據(jù)和時鐘的恢復(fù)）

• RX均衡

• 通道極性翻轉(zhuǎn)（Rxp and Rxn 轉(zhuǎn)換）

GEN2會在此進(jìn)行操作的基礎(chǔ)上，增加一個模塊對齊，分為三個不同階段：未對齊、對齊和鎖定。簡單點(diǎn)說，接收端會監(jiān)測接收數(shù)據(jù)是否同步，如果不同步，會進(jìn)行調(diào)整對齊）

其他的協(xié)議層和鏈路層部分，就不過多展開，希望后面有機(jī)會繼續(xù)深入學(xué)習(xí)理解。

測試的部分，夾具發(fā)生了變化，測試點(diǎn)的選擇上大同小異。

至于測試的標(biāo)準(zhǔn)GEN1和GEN2還是有差異的。

之前沒關(guān)注的一點(diǎn)，就是Tj總抖動的計算公式：

均衡部分，CTLE（連續(xù)線性均衡）USB3.0部分就有在應(yīng)用，但到3.2給扯出DFE（判決反饋均衡）相關(guān)公式，這邊一并列出來，留著后面自動控制原理和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)后來深入理解。

USB3.1 線纜的信號和屏蔽處理方式和USB3.0保持一致。

阻抗控制SDP屏蔽差分線的阻抗控制在90Ω±5Ω，單端同軸線控制在 45Ω±3Ω。差分對對內(nèi)時延小于15ps/m。其余的插損等指標(biāo)和USB3.0一致。

這里面需要補(bǔ)充之前所說的Droop測試，也可以理解為交流測試。

一個Hub出來的設(shè)備，Droop測試的標(biāo)準(zhǔn)330mV。總線供電設(shè)備從低功率配置切換到更高功率的配置，Hub上的VBUS上不能有超過330 mV 的壓降。

換個說法就是，該Hub設(shè)備確保其呈現(xiàn)的容性負(fù)載變化不超過10μF來滿足這一要求。

至于IR Drop的測試，規(guī)范文檔給出的是3米的標(biāo)準(zhǔn)線纜。之前做消費(fèi)類的產(chǎn)品，實(shí)測的時候，有用過1米的線纜，只不過900mA的標(biāo)準(zhǔn)，測試夾具給不出，只能給出2個500mA，也就是1A的標(biāo)準(zhǔn)。

USB3.2和USB3.1比較，IR drop負(fù)載電壓和電流是有變化的。

上面說的IR drop的測試，是針對USB設(shè)備進(jìn)行，Type C規(guī)范給出了針對Cable的一些標(biāo)準(zhǔn)：

負(fù)載電壓和負(fù)載電流大小，Type C接口的時候，也有了更新：

這里面USB BC和USB PD的區(qū)別，一個是電池供電，達(dá)到5V，1.5A。一個是電源供電，可以達(dá)到20V，5A。既然說到Type C，接下來看看Type C接口。

VBUS：4根線，保證電壓和電流的通流；

Vconn：和VBUS不同，只提供3.0~5.5V的電壓范圍；只給線纜的芯片供電；

D+/D-：USB 2.0信號，為了支持正反插，插座那邊有兩對信號；

TX+/-和 RX+/-：2組信號，4對信號，支持正反插；

CC：配置信號，確認(rèn)和管理源端-終端的連接，有多種功能：

• 檢測USB設(shè)備

• 檢測USB插入方向，建立數(shù)據(jù)通道

• 建立USB設(shè)備從屬關(guān)系(Host與 Device)

• 發(fā)現(xiàn)并配置VBUS，CC電流模式或PD供電模式

• 配置 VCONN

• 發(fā)現(xiàn)和配置復(fù)用的輔助模式

SUB：拓展功能信號，可用于音頻。

SDP 屏蔽差分線的阻抗控制在 90Ω±5Ω，采用同軸線，信號地回流是通過屏蔽 GND。單端同軸線控制在 45Ω±3Ω。這些和USB3.2都是一樣的。只不過在不同線纜長度下，接口的通流能力做了區(qū)分，如上圖。

需要注意的是，和線纜90Ω不同，Type C插頭里的走線，或者理解為接口的阻抗是85Ω，這個還有是有區(qū)別的。

相關(guān)同軸線的標(biāo)準(zhǔn)以及線纜的損耗標(biāo)準(zhǔn)，這里做一些總結(jié)羅列，以便后面需要查詢

講一講Type C端口的問題。

DFP(Downstream facing port)下行端口，理解為Host主機(jī)或者Hub集線器，提供VBUS或者VCONN電；

UFP (Upstream facing port)上行端口，理解為設(shè)備Device，接受供電；

DRP(Dual-Role-Power)雙端口，可以做DFP，也可以是UFP，根據(jù)設(shè)備的連接情況而定。

Source端如果檢測CC Pin腳的電阻Rp為上拉時，說明檢測到Sink端有接入，使能 VBUS和VCONN，如果檢測CC Pin腳的電阻Rp為下拉時，建立信號傳輸路徑。

Sink端如果檢測CC Pin腳的電阻Rd下拉到GND，通過檢測電源VBUS是否存在，來確定Source端的連接情況，如果檢測CC Pin腳的電阻Rd為下拉時，建立信號傳輸路徑。

不管哪一端需要支持高級功能（PD或者Alternate Mode），都是通過USB PD協(xié)議進(jìn)行溝通實(shí)現(xiàn)。

至于DRP 雙端口的情況，使用MOS管來啟用/禁用VBUS的電源傳遞，并且在開始時禁用VBUS。DRP在Source和Sink之間的切換，使用開關(guān)來決定自身是 Source端還是Sink端。一旦確定是哪一端，按照上面的相關(guān)步驟進(jìn)行。

Type-C插座內(nèi)部是帶有彈簧，稱之為EMC彈簧。這些彈簧與插頭的外部接觸，這樣接口盡可能減少返回路徑的長度。

同時，內(nèi)部接地板（插座內(nèi)部）配合插頭的EMC彈簧，提供了很好的接地回路。

Type C支持模擬音頻，淘汰的是傳統(tǒng)的3.5mm音頻設(shè)備，需要解決的是音頻適配器的問題。USB2.0 數(shù)據(jù)通道傳輸模擬音頻信號，音頻右聲道接DP，音頻左通道接DN，MIC 信號則連接在 SBU 引腳上。

音頻的模擬信號有AGND模擬地的概念，這里是將其與GND數(shù)字地做了內(nèi)部短接，盡量減小接地回路的可能性。

音頻適配器中，有一個音頻插頭，里面有一個檢測開關(guān)，用于在沒有3.5mm插頭時，將CC和VCONN與DGND完全斷開。

還有一點(diǎn)想講的是USB對無線設(shè)備的影響。

不管是USB3.2 GEN1還是USB3.1 GEN1，只要使用USB3.0這個接口，就會對WIFI 2.4GHz ISM頻段造成干擾。

USB信號進(jìn)行擴(kuò)頻處理，頻譜范圍是0~5GHz，在2.4G的頻段，會有-60 dBm，到5G的頻段，就會有-90 dBm，這說明USB設(shè)備對其干擾是很明顯的。

USB設(shè)備是高頻設(shè)備，產(chǎn)生的又是寬頻噪聲，且無法濾除，所以建議WIFI 遠(yuǎn)離USB設(shè)備。如若不能遠(yuǎn)離，就會需要對USB設(shè)備進(jìn)行屏蔽隔離，來解決干擾問題。

當(dāng)然，USB設(shè)備干擾無線設(shè)備，除了無線網(wǎng)卡，也會影響無線鼠標(biāo)及無線耳機(jī)等正常使用。

所以，很多問題在初期設(shè)計的時候就得注意就該管控。