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4） USB Power • Connector端Power： 最多2个USB Port共用电源。 UF4：过流保护，这里建议使用1.5A的，Poly Switch 电 流过小容易出现插入某些USB Device时误保护; UL4：EMI器件; UCE4：USB Drop, Droop,选用参考值22uF-820uF,根据实测 选择; UR4，UR5：USB OC分压3.3V信号接至PCH.
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1.9 USB Drop / Droop
测试定义 • Drop
– Measure the USB power drop (Spec. = 4.75 ~ 5.25V) – Use 500mA DC load to plug-In all each USB port
• Droop
– Measure the power drop when loading the device at a single port (Spec. < 330mV) – Apply a 100mA DC load which switches on and off to one of the USB port and other ports plug-In 500mA DC loads
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1.5 USB Device Speed identification
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• Low-Speed / Full-Speed侦测参考上图，是通 过Reset时，侦测D- / D+哪一个经1.5K电阻 Pull-up 至3.3V来识别； • High-Speed侦测方式：首先Host确认Device 为Full-Speed，然后通过握手信号来确认是 High-Speed还是Full-Speed； • 详细的侦测过程参考附件Page154
• 8B/10B，也叫做8比特/10比特或8b10b。8b/10b方式 最初由IBM公司于1983年发明并应用于ESCON(200M 互连系统），由Al Widmer和Peter Franaszek在IBM的 刊物“研究与开发”上描述。 • 8b/10b编码的特性之一是保证DC 平衡，采用8b/10b 编码方式，可使得发送的“0”、“1”数量保持基本 一致，连续的“1”或“0”不超过5位，即每5个连续 的“1”或“0”后必须插入一位“0”或“1”，从而保 证信号DC平衡，它就是说，在链路超时时不致发生 DC失调。
USB,SATA,PCIE,DMI,QPI
kiddeny 2014-03-21
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Menu
1. 2. 3. 4. 5. USB SATA PCIE DMI QPI
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1. USB
1.1 背景介绍 1.2 基本介绍 1.3 USB特点 1.4 USB系统架构 1.5 USB Device Speed identification 1.6 USB电流规格 1.7 USB线路注意事项 1.8 USB眼图 1.9 USB Drop / Droop 1.10 USB Layout注意事项 1.11 8b/10b编码及解码
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1.1 背景介绍
• 在早期的计算机系统上常用串口或并口连接外围设备。每个接口都需 要占用计算机的系统资源(如中断，I/O地址，DMA信道, PS2 KB/MS等)。 无论是串口还是并口都是点对点的连接，一个接口仅支持一个设备。 因此每添加一个新的设备，就需要添加一个ISA/EISA或PCI卡来支持， 同时系统需要重新启动才能驱动新的设备,不能支持即插即用（plugand-play）。 • USB总线是INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM等公司联合提出的一种新的 串行总线标准，主要用于PC机与外围设备的互联。 • USB总线具有低成本、使用简单、支持即插即用、易于扩展等特点， 已被广泛地用在PC机及嵌入式系统上。 • USB总线最初的目的是为了将PC和telephone连接起来，从而实现信息 处理和信息交流的融合，并为PC提供一个开放式的接口，方便扩展， 并在硬件和软件上实现简单易用化。
+5VDUAL_USB01 5
UD1 2 1 BAT64-04W /X UD2 2 1 GND BAT64-04W /X 3 USB03 USB0+ USB0_VCC_FB
UD1
USB_ESUN USB_ESUP
1 3
6 USB_PN1 4 USB_PP1
2 IP4220CZ6 T/R . /X GND
+5VDUAL +5V_USB_P78 UF4 1 1.5A/6V 2 1 UL4 2 70Ohm/100Mhz
1
UR4 4.7KOhm
1 1 2
UR5 2 8.2KOhm GND
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
<12> S_USB_OC#910
1
2
UC4 0.1UF/16V /X
+
UCE4 100UF/6.3V
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• Chipset端Power / 信号
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1.3 USB特点
• 使用简单 所用USB系统的接口一致，连接简单。系统可对设备进行自动检测和配置，支持热插拔。新添加设备系统 不需要重新启动。 • 应用范围广 USB系统数据报文附加信息少，带宽利用率高，可同时支持同步传输和异步传输两种传输方式。一个USB系 统最多可支持127个物理设备。USB设备的带宽可从几Kbps到几Mbps (在USB2.0版本，最高可达几百Mbps)。 一个USB系统可同时支持不同速率的设备，如低速的键盘、鼠标，全速的ISDN、语音，高速的磁盘、图像 等(仅USB2.0版本支持高速设备)。 • 较强的纠错能力 USB系统可实时地管理设备插拔。在USB协议中包含了传输错误管理、错误恢复等功能，同时根据不同的传 输类型来处理传输错误。 • 总线供电 USB总线可为连接在其上的设备提供5V电压/100mA电流的供电，最大可提供500mA的电流。USB设备也可采 用自供电方式。 • 低成本 USB接口电路简单，易于实现，特别是低速设备。USB系统接口/电缆也比较简单，成本比串口/并口低。
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2）在USB Port分配原则： 将高速的USB Port/Device 平均分配给两个Controller； 如右图所示：其中USB Port，Card Reader， Camera为高速Device。
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3）EMI / ESD Solution • EMI Solution：信号串入Common Choke，目前default不留。 • ESD有两种Solution，如下图： ESD零件的Power要和USB Jack/Device相同。 USB Port现在为Dual电，Camera、Bluetooth为 VS电，Touch-Screen Dual/VS根据Spec待定。
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1.10 USB Layout注意事项
• USB信号远离Power Phase / Gate • 如果只對一個Port供Power，Power走線寬度 至少40 mil。 • 如果是對多個Port供Power，每一個port提 供1A電流，走30mil線寬，總體寬度為30* Port數。
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1.11 8b/10b编码及解码
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1.2 基本介绍
• • • • • • • • • • USB：Universal Serial Bus(通用串行总线) Super-Speed：USB3.0，USB operation at 5.0Gb/s High-Speed：USB2.0，USB operation at 480Mb/s Full-Speed: USB1.1，USB operation at 12Mb/s Low-Speed：USB1.0，USB operation at 1.5Mb/s Bandwidth：带宽，the amount of data transmitted per unit of time, typically bits per second(b/s) or byte per second(B/s). CRC：Cyclic Redundancy Check即循环冗余检验码，通过CRC可以check是否有 错误发生，并可纠正错误。 UHCI：Universal Host Controller Interface (USB1.0,1.1) EHCI： Enhanced Host Controller Interface (USB2.0) RMH：Rate Matching Hub，The RMHs replace the functionality of the UHCI controllers by converting high-speed traffic into low and full-speed traffic.
• USB总线的组件，依照功能可以分为三类：
Host端：是整个USB 总线的主控，不管任何的要求都由Host发出 Hub：主要用来扩充连接USB装置 Device：是提供特殊功能的终端，也叫Function端 • 可扩充127个外部装置，最多可串接7个Layer（包含Root层），如果是 7个Layer，则第7个Layer实质上是不可以激活使用的，所以第7 layer只 能连接Device。 • 每个layer之间可以支持5m连接线，实体6个layer最长为30m
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6）USB眼图Tuning USB眼图Fail，可以从以下几个方面着手： • BIAS电阻：调解USB信号Driving能力的大小，具体体现 为眼图的振幅变动，一般情况下是电阻越小，眼睛张的 越大;（Used to set transmit currents and internal load resistors） • USB Power：主要影响USB信号的集中性，如果USB信号 过于发散，就需要测试USB Power的noise; • Register：USB信号还可以通过寄存器调节振幅amplitude 和Slew Rate（信号上升下降的速度）; • 料件：Cable长度及材质、Connector材质、Common Choke • Layout：阻抗，分叉线，Layout走线长度，路径上的干 扰源，VIA数量，等等。