CN108363648B - 一种检测板内usb3.0信号的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种检测板内USB3.0信号的系统和方法，该系统包括信号检测设备，还包括USB3.0接口模块和带SMP连接器的线缆。其中，USB3.0接口模块与信号检测设备连接，带SMP连接器的线缆用于引出板内的USB3.0信号，带SMP连接器的线缆的一端通过线缆上的探针与板内终端的信号线焊接连接，另一端通过线缆上的SMP连接器与USB3.0接口模块连接。该方法包括：通过带SMP连接器的线缆采集板内USB3.0信号；将USB3.0信号通过USB3.0接口模块传递至信号检测设备；利用信号检测设备对板内USB3.0信号进行检测。通过本申请中的系统和方法，能够将板内USB3.0信号引出至一USB3.0接口模块，使板内USB3.0信号的检测结果更加可靠和准确。
Description
技术领域
本申请涉及信号检测技术领域，特别是涉及一种检测板内USB3.0(UniversalSerial Bus3.0，超高速通用串行总线)信号的系统和方法。
背景技术
信号的完整性是信号检测的重要内容，信号完整性是指信号在传输路径上的质量，主要表现在信号的延迟、反射、串扰、时序以及振荡等几个方面，其中主要包括两个方面：信号的电压幅度和信号时序。当电路中的信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收芯片管脚时，该电路就具有很好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应或者信号质量不能使系统长期稳定工作时，该电路的信号完整性就不合格。
随着服务器行业的发展，高速信号的使用频率越来越高，且高速信号的应用形式越来越灵活。有时候因为电路设计需要，以连接外部设备为主的通用串行总线也承担服务器主板内芯片与芯片之间的通信连接。因此，当通用串行总线用于服务器主板内部时，对板内超高速信号的检测，尤其是信号完整性的检测是个重要问题。
目前对板内超高速信号的检测，还没有专用的检测装置，因此目前对板内超高速信号的检测主要是两种情况。第一种是不进行检测，当实际使用中发现信号的完整性出现问题时再进行处理。第二种是采用示波器探棒直接点侧两个芯片间的信号，获取到眼图，根据所获取的眼图判断信号的完整性。
然而，目前对板内超高速信号的检测装置和检测方法中，第一种不进行检测的情况，无法确定芯片间传输信号的信号完整性的情况。前期不检测，会导致后期使用出现问题时，需要逐个排查信号传输故障。第二种采用示波器探棒点测的方法，是检测板内芯片间USB2.0信号的常用方法，但是该方法用于USB3.0信号时，由于USB3.0信号的传输带宽高达5.0Gbps，通过点测获取的眼图可靠性不够高，无法准确地反馈芯片间信号的完整性。因此，目前对板内超高速信号的检测装置和检测方法所获取的检测结果可靠性和准确性不够高。
发明内容
本申请提供了一种检测板内USB3.0信号的系统和方法，以解决现有技术中的检测装置和检测方法所获取的检测结果可靠性和准确性不够高的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
一种检测板内USB3.0信号的系统，包括信号检测设备，所述系统还包括：USB3.0接口模块和带SMP连接器的线缆；其中，
所述USB3.0接口模块与所述信号检测设备连接；
所述带SMP连接器的线缆用于引出板内的USB3.0信号，所述带SMP连接器的线缆的一端通过线缆上的探针与板内终端的信号线焊接连接，所述带SMP连接器的线缆的另一端通过线缆上的SMP连接器与所述USB3.0接口模块连接，所述板内终端包括接收端芯片或接收端连接器。
可选地，所述USB3.0接口模块包括USB3.0接口、防静电保护单元、滤波单元和SMP接口；
所述USB3.0接口与所述信号检测设备连接；
所述防静电保护单元，用于减少USB3.0信号线上的静电干扰信号；
所述滤波单元包括共模电感电路和差模滤波电路，用于滤除USB3.0信号线上的共模干扰信号和差模干扰信号；
所述SMP接口与所述带SMP连接器的线缆连接，且所述SMP接口与所述带SMP连接器的线缆上的SMP连接器相匹配。
可选地，所述USB3.0接口为标准USB3.0接口。
可选地，所述信号检测设备包括示波器、误码仪以及测试治具；
测量USB3.0Tx信号时，通过测试治具将所述USB3.0接口模块与示波器连接，测量USB3.0Rx信号时，通过测试治具将所述USB3.0接口模块与误码仪连接。
可选地，所述系统还包括无源参数检测模块，用于检测所述USB3.0接口模块和带SMP连接器的线缆的信号损耗量。
可选地，所述无源参数检测模块为矢量分析仪。
可选地，所述USB3.0接口模块引出于板内发射端芯片与板内终端之间电容或电阻处，且采用采用所述系统进行信号检测时，使发射端芯片的信号与板内终端之间处于断开状态。
一种检测板内USB3.0信号的方法，所述方法包括如下步骤：
通过带SMP连接器的线缆采集板内的USB3.0信号；
将所述USB3.0信号通过USB3.0接口模块传递至信号检测设备；
利用信号检测设备对板内USB3.0信号进行检测。
可选地，所述通过带SMP连接器的线缆采集板内的USB3.0信号，包括如下步骤：
采集USB3.0Tx信号时，通过带SMP连接器的线缆引出板内终端的USB3.0Tx信号，所述板内终端包括接收端芯片或接收端连接器；
采集USB3.0Rx信号时，通过带SMP连接器的线缆引出所述板内终端的USB3.0Tx信号和USB3.0Rx信号。
可选地，通过带SMP连接器的线缆采集板内USB3.0信号之前，所述方法还包括：
将板内发射端芯片的信号与板内终端断开连接。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请提供一种检测板内USB3.0信号的系统，该系统包括信号检测设备，还包括USB3.0接口模块和带SMP连接器的线缆。USB3.0接口模块与信号检测设备连接；带SMP连接器的线缆用于引出板内的USB3.0信号，带SMP连接器的线缆的一端通过线缆上的探针与板内终端的信号线焊接连接，带SMP连接器的线缆的另一端通过线缆上的SMP连接器与USB3.0接口模块连接。本申请实施例中的系统通过一USB3.0接口模块以及与该USB3.0接口模块相连接的带SMP连接器的线缆，将服务器主板内的USB3.0信号引出至USB3.0接口模块中的USB3.0接口，通过USB3.0接口将板内信号连接至信号检测设备，从而实现板内信号的检测。USB3.0接口模块的设置，使得该系统能够实现板内USB3.0信号的检测，而且该系统对板内USB3.0信号的检测结果更加可靠和准确。
另外，USB3.0接口模块中的USB3.0接口采用标准USB3.0接口，能够使本系统适用于各种常规信号检测设备，有利于本系统的推广使用。USB3.0接口模块中共模电感本电路的设置，能够大大减少外部信号对USB3.0模块中信号的干扰。本系统还包括无源参数检测模块，用于检测USB3.0接口模块和带SMP连接器的线缆的信号损耗量。当计算USB3.0信号传输过程中的信号损耗量时，从总的USB3.0信号损耗量中去掉无源参数检测模块所采集的信号损耗量，也就是USB3.0模块和带SMP连接器的线缆的信号损耗量，能够更加准确地检测板内信号本身的质量。
本申请还提供一种检测板内USB3.0信号的方法，该方法包括：首先通过带SMP连接器的线缆采集板内USB3.0信号；然后将采集到的USB3.0信号通过USB3.0接口模块传递至信号检测设备；最后利用信号检测设备对板内USB3.0信号进行检测。由于多数信号检测设备等外部设备都设置有USB接口，本申请通过将板内USB3.0信号引出至USB3.0接口模块，经由USB3.0接口模块连接信号检测设备，能够非常方便地实现板内信号的检测。将板内USB3.0信号通过带SMP连接器的线缆进行采集，并经由USB3.0接口模块进行传输的过程，能够有效解决服务器主板内芯片间信号无法测量以及测量结果不够可靠和准确的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种检测板内USB3.0信号的系统的结构示意图；
图2为本申请实施例中USB3.0接口模块的结构示意图；
图3为本申请实施中USB3.0接口模块的电路原理图；
图4为本申请实施例所提供的一种检测板内USB3.0信号的方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
为了更好地理解本申请，下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。
参见图1，图1为本申请实施例提供的一种检测板内USB3.0信号的系统的结构示意图。由图1可知，本实施例中检测板内USB3.0信号的系统除了包括信号检测设备外，还包括USB3.0接口模块和带SMP连接器的线缆。其中，USB3.0接口模块与信号检测设备连接；带SMP连接器的线缆用于引出板内的USB3.0信号，其中，板内的USB3.0信号包括USB3.0Tx信号(Transmit，发射)和USB3.0Rx(received，接收)信号。带SMP连接器的线缆的一端通过线缆上的探针与板内终端的信号线焊接连接，带SMP连接器的线缆的另一端通过线缆上的SMP连接器与USB3.0接口模块连接，其中，板内终端包括接收端芯片或接收端连接器。
本申请所采用的带SMP连接器的线缆是一种特殊的线缆，也可以理解为SMP线缆。这种线缆的一端为SMP连接器，另一端为可焊接的探针。本实施例采用带SMP连接器的线缆引出服务器主板内的USB3.0信号，也就是USB3.0Tx信号或USB3.0Rx信号。由于每根带SMP连接器的线缆只能够引出一根信号线，而USB3.0Tx信号和USB3.0Rx信号都是差分信号，因此，本系统需要4根带SMP连接器的线缆。根据USB IF测试规范，USB3.0信号中Tx信号的测试主要包括三个部分，即三种测试码型：LFPS(Low Frequency Period Singal，低频率周期信号)、CP0和CP1波形的测试。
不进行测试时，带SMP连接器的线缆和USB3.0接口模块可以作为一个整体，信号检测设备作为另一个独立的整体。进行测试时，将带SMP连接器的线缆上带有探针的一端与板内终端的信号线焊接连接，将USB3.0接口模块与信号检测设备通过USB3.0接口连接。
本申请通过设置一USB3.0接口模块，利用带SMP连接器的线缆将板内终端信号线上的USB3.0信号引出至该USB3.0接口模块，经由USB3.0接口模块连接信号检测设备，从而实现板内芯片间或者芯片与接收端连接器之间USB3.0信号的检测，因此，通过专门的USB3.0接口模块引出板内USB3.0信号，然后对其进行检测，所获取的检测结果可靠性和准确性更高。
USB3.0接口模块的结构可参见图2，图2为本申请实施例中USB3.0接口模块的结构示意图。由图2可知，本系统中USB3.0接口模块主要包括USB3.0接口、防静电保护单元、滤波单元和SMP接口四个部分。其中，USB3.0接口与信号检测设备连接；防静电保护单元用于减少USB3.0信号线上的静电干扰信号；滤波单元包括共模电感电路和差模滤波电路，用于滤除USB3.0信号线上的共模干扰信号和差模干扰信号；SMP接口与带SMP连接器的线缆连接，且SMP接口与带SMP连接器的线缆上的SMP连接器相匹配。
由于本系统通过带SMP连接器的线缆直接将信号从主板上引出至USB3.0模块，使用时本系统时，只要将带SMP连接器的线缆的探针与信号线焊接上，信号线中就会有信号，因此，该USB3.0模块中可以不设置供电单元。
当本系统中的USB3.0模块和带SMP连接器的线缆作为单独的设备使用时，也可以在USB3.0模块中设置供电单元，供电单元用于连接5V电源，给USB3.0接口模块中的各组成部件供电。
防静电保护单元采用一防静电保护电路，滤波单元为滤波电路。
本申请实施例中USB3.0接口模块的电路原理图可参见图3。由图3可知，防静电保护电路的一端接地，另一端与USB3.0接口处的USB3.0Tx信号线以及USB3.0Rx信号线连接，由于USB3.0Tx信号线与USB3.0Rx信号线均为差分信号线，防静电保护电路的设置，能够有效减少差分信号线和电源线上的静电干扰信号。当然，防静电保护电路的设置，不但能够减少板内终端的USB3.0信号线上的静电干扰信号，还能够减少带SMP连接器的线缆上的静电干扰信号。
滤波电路包括共模电感滤波电路和差模滤波电路，继续参见图3可知，choke为共模电感滤波电路，两个电容为差模滤波电路。通过带SMP连接器的线缆采集到USB3.0Rx信号后，经由SMP接口与共模电感滤波电路连接，USB3.0Rx信号经滤波后传输至USB3.0接口模块的USB3.0接口，再由USB3.0接口连接至信号检测设备。通过带SMP连接器的线缆采集到USB3.0Tx信号后，经由SMP接口与差模滤波电路连接，再与共模电感滤波电路连接，USB3.0Tx信号经滤波后传输至USB3.0接口模块的USB3.0接口，最后由USB3.0接口连接至信号检测设备。差模滤波电路采用两个电容，只需在发送端设置该差模滤波电路即可。滤波电路的设置，能够有效滤除USB3.0信号线以及电源线上的共模干扰信号和差模干扰信号，从而确保由带SMP连接的线缆的探针所采集到的USB3.0信号能够更加精确地传输至信号检测设备，有利于提高信号检测的准确性和可靠性。
本实施例中USB3.0接口优选标准USB3.0接口，选择标准USB3.0接口，能够使本系统适用于各种常规的信号检测设备，有利于系统的推广使用。标准USB3.0接口包括USB3.0标准A接口、USB3.0标准B接口或USB标准C接口，只要确保USB3.0接口模块中的USB3.0接口与信号检测设备的USB接口相匹配即可。其中，用于信号检测时，USB3.0标准A接口比较常用。
与USB3.0接口连接的信号检测设备主要包括示波器、误码仪以及测试治具等。当测量USB3.0Tx信号时，通过测试治具将USB3.0接口模块与示波器连接，测量USB3.0Rx信号时，通过测试治具将USB3.0接口模块与误码仪连接。
具体地，当测量USB3.0Tx信号时，将带SMP连接器的线缆的探针与板内终端的USB3.0Tx信号线焊接连接，并通过测试治具将USB3.0接口与示波器连接；当测量USB3.0Rx信号时，将带SMP连接器的线缆的探针与板内终端的USB3.0Rx信号线和USB3.0Tx信号线焊接连接，并通过测试治具将USB3.0接口与误码仪连接。连接完毕后，以测量USB3.0Tx信号为例，可以采用USB3.0信号的测试软件对信号进行质量检测，即进行LFPS(Low FrequencyPeriod Singal，低频率周期信号)、CP0和CP1波形的测试。如果测试软件中有相应的波形切换软件，三种波形的测试可以通过测试软件进行控制和切换。如果测试软件中没有相应的波形切换软件，也可以通过给Rx信号一个跳变电平来切换不同的测试波形。
本申请中的系统还包括无源参数检测模块，用于检测USB3.0模块和带SMP连接器的线缆的信号损耗量，即无源参数。具体地，该无源参数检测模块可以采用一矢量分析仪，以带SMP连接器的线缆的探针为始端，以USB3.0接口模块的USB3.0接口为末端，使用矢量分析仪从信号的始端到信号的末端进行测量，获取USB3.0模块和带SMP连接器的线缆的信号损耗量。计算USB3.0信号传输过程中信号损耗量时，从USB3.0信号总损耗量中去掉无源参数检测模块所采集的信号损耗量，也就是USB3.0模块和带SMP连接器的线缆的信号损耗量，能够大大减少或避免USB3.0模块和带SMP连接器的线缆的信号损耗对信号总损耗量的影响，从而能够更加准确地检测板内信号本身的质量。
需要注意的是，本申请中USB3.0接口模块在服务器主板中的引出位置，优选设置于板内发射端芯片与板内终端之间电容或电阻处，且采用USB3.0接口模块进行信号采集时，使发射端芯片的信号与板内终端之间处于断开状态。将USB3.0接口模块从板内发射端芯片与板内终端之间电容或电阻处通过带SMP连接器的线缆引出，能够减少电路中连接USB3.0接口模块的地方因为信号反射而导致信号失真，从而有利于保持信号的完整性，进而提高信号检测的准确性。同样，采用所述系统进行信号检测时，使发射端芯片的信号与板内终端之间处于断开状态，也是为了减少电路中信号反射而导致信号失真的程度，有利于保持信号的完整性，从而提高信号检测的准确性。
在图1-图3所示实施例的基础之上参见图4，图4为本申请实施例所提供的一种检测板内USB3.0信号的方法的流程示意图。由图4可知，本申请中检测板内USB3.0信号的方法主要包括如下步骤：
S1：通过带SMP连接器的线缆采集板内USB3.0信号。其中，USB3.0信号包括USB3.0Tx信号和USB3.0Rx信号。
具体地，步骤S1又包括如下过程：
S11：采集USB3.0Tx信号时，通过带SMP连接器的线缆引出板内终端的USB3.0Tx信号。其中，板内终端包括接收端芯片或接收端连接器。
也就是，将带SMP连接器的线缆的探针与板内终端的USB3.0Tx信号线焊接连接。
S12：采集USB3.0Rx信号时，通过带SMP连接器的线缆引出所述板内终端的USB3.0Tx信号和USB3.0Rx信号。
也就是，将带SMP连接器的线缆的探针与板内终端的Rx信号线与Tx信号线均焊接连接。
S2：将USB3.0信号通过USB3.0接口模块传递至信号检测设备。
通过步骤S1，带SMP连接器的线缆将所采集的USB3.0信号传递至与带SMP连接器的线缆连接的USB3.0接口模块，再通过步骤S2，USB3.0接口模块通过信号检测设备的USB接口将USB3.0信号传递至信号检测设备。
S3：利用信号检测设备对板内USB3.0信号进行检测。
由于板内发射芯片与板内终端之间的USB3.0信号为超高速信号，通过示波器探棒点测已经无法满足信号检测的准确性。通过以上步骤S1-S3，将板内USB3.0信号引出至USB3.0接口模块，经由USB3.0接口模块连接信号检测设备，从而实现板内信号的检测。通过本实施例中的方法采集到板内USB3.0信号后，对所采集的USB3.0信号进行信号完整性分析和检测的过程，为现有技术中的常用方法，在此不在详细描述。
由于多数信号检测设备等外部设备都设置有USB接口，因此本申请采用经由USB3.0接口模块连接信号检测设备的方法简单方便，适用范围广，便于推广使用。将板内USB3.0信号通过带SMP连接器的线缆进行采集并经由USB3.0接口模块进行传输的过程，能够有效解决服务器主板内芯片间信号无法测量以及测量结果不够可靠和准确的问题。
进一步地，本实施例中步骤S1之前，还包括：
将板内发射端芯片的信号与板内终端断开连接。
采用本申请中的方法进行USB3.0信号检测时，使发射端芯片的信号与板内终端之间处于断开状态，能够有效减少电路中信号反射而导致的信号失真现象，有利于保持信号的完整性，从而提高信号检测的准确性。
本申请实施例中检测板内USB3.0信号的原理和过程，在图1-图3所示的实施例中已经详细阐述，在此不再赘述。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种检测板内USB3.0信号的系统，包括信号检测设备，其特征在于，所述系统还包括：USB3.0接口模块和带SMP连接器的线缆；其中，
所述USB3.0接口模块与所述信号检测设备连接；
所述带SMP连接器的线缆用于引出板内的USB3.0信号，所述带SMP连接器的线缆的一端通过线缆上的探针与板内终端的信号线焊接连接，所述带SMP连接器的线缆的另一端通过线缆上的SMP连接器与所述USB3.0接口模块连接，所述板内终端包括接收端芯片或接收端连接器；
其中，所述USB3.0接口模块包括USB3.0接口、防静电保护单元、滤波单元和SMP接口；
所述USB3.0接口与所述信号检测设备连接；
所述防静电保护单元，用于减少USB3.0信号线上的静电干扰信号；
所述滤波单元包括共模电感电路和差模滤波电路，用于滤除USB3.0信号线上的共模干扰信号和差模干扰信号；
所述SMP接口与所述带SMP连接器的线缆连接，且所述SMP接口与所述带SMP连接器的线缆上的SMP连接器相匹配；
所述USB3.0接口模块引出于板内发射端芯片与板内终端之间电容或电阻处，且采用所述系统进行信号检测时，使发射端芯片的信号与板内终端之间处于断开状态。
2.根据权利要求1所述的一种检测板内USB3.0信号的系统，其特征在于，所述USB3.0接口为标准USB3.0接口。
3.根据权利要求1所述的一种检测板内USB3.0信号的系统，其特征在于，所述信号检测设备包括示波器、误码仪以及测试治具；
测量USB3.0 Tx信号时，通过测试治具将所述USB3.0接口模块与示波器连接，测量USB3.0 Rx信号时，通过测试治具将所述USB3.0接口模块与误码仪连接。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种检测板内USB3.0信号的系统，其特征在于，所述系统还包括无源参数检测模块，用于检测所述USB3.0接口模块和带SMP连接器的线缆的信号损耗量。
5.根据权利要求4所述的一种检测板内USB3.0信号的系统，其特征在于，所述无源参数检测模块为矢量分析仪。
6.一种检测板内USB3.0信号的方法，其特征在于，所述方法应用于检测板内USB3.0信号的系统，所述系统中包括：信号检测设备、USB3.0接口模块和带SMP连接器的线缆，所述USB3.0接口模块与所述信号检测设备连接，所述带SMP连接器的线缆用于引出板内的USB3.0信号，所述带SMP连接器的线缆的一端通过线缆上的探针与板内终端的信号线焊接连接，所述带SMP连接器的线缆的另一端通过线缆上的SMP连接器与所述USB3.0接口模块连接；
所述USB3.0接口模块包括USB3.0接口、防静电保护单元、滤波单元和SMP接口，所述USB3.0接口与所述信号检测设备连接，所述防静电保护单元，用于减少USB3.0信号线上的静电干扰信号，所述滤波单元包括共模电感电路和差模滤波电路，用于滤除USB3.0信号线上的共模干扰信号和差模干扰信号，所述SMP接口与所述带SMP连接器的线缆连接，且所述SMP接口与所述带SMP连接器的线缆上的SMP连接器相匹配，所述USB3.0接口模块引出于板内发射端芯片与板内终端之间电容或电阻处，且采用所述系统进行信号检测时，使发射端芯片的信号与板内终端之间处于断开状态；
所述方法包括如下步骤：
将板内发射端芯片的信号与板内终端断开连接；
通过带SMP连接器的线缆采集板内的USB3.0信号；
将所述USB3.0信号通过USB3.0接口模块传递至信号检测设备；
利用信号检测设备对板内USB3.0信号进行检测；
其中，所述通过带SMP连接器的线缆采集板内的USB3.0信号，包括如下步骤：
采集USB3.0 Tx信号时，通过带SMP连接器的线缆引出板内终端的USB3.0 Tx信号，所述板内终端包括接收端芯片或接收端连接器；
采集USB3.0 Rx信号时，通过带SMP连接器的线缆引出所述板内终端的USB3.0 Tx信号和USB3.0 Rx信号。
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