6.6 串行信号质量测试
6.6.1 概述
串行信号是指数据以串行的方式进行发送及接收。主要的串行信号有：HW、串口、I2C、USB、SPI等。
? HW
? 串口
所谓串口，即收发数据都是串行的数字接口，异步串口无同步时钟信号，电路相对简单；同步串口含有同步时钟信号，能工作在较高波特率。
串口主要有：RS232，RS422，RS485，业务接口V.24，V.35，以及用于板间互连的TTL串口等。主要有以下几种：
a. 用于调试或监控的232串口；
b. 用于板间连接的非标准TTL及232串口； c. 用于框间的RS422，RS485串口；
d. 作为业务接口的RS232(V.24,V.28),RS422(V.11),V.35接口。 ? I2C ? USB
USB：Universal Serial Bus，即通用串行总线，目前有1.1和2.0两个标准，其主要区别表现在传送速率上，目前我们设备上有用到的，常见的是1.1 标准，下面介绍1.1 标准：
USB传送信号和电源是通过一种四线的电缆，存在两种数据传输率：USB的高速信号的比特率定为12Mbps；低速信号传送的模式定为1.5Mbps；
USB接口
电缆中包括VBUS、GND二条线，向设备提供电源 。VBUS使用+5V电源。USB对电缆长度的要求很宽，最长可为几米。每个USB单元通过电缆只能提供有限的能源。主机对直接相连的USB设备提供电源供其使用,同时每个USB设备也可以有自己的电源。依靠电缆提供能源的设备称作“总线供能”设备。相反，可选择能源来源的设备称作“自供电”设备。
其中信号的传送采用一对查分线，其逻辑电平如下表。 总线状态 开始端源连接器 差分“1” D+>Voh(min) D- 信号电平 终端目标连接器 (D+)-(D-)>200mv (D+)>Vih(min) (D+)-(D+)>200mv D->Vih(min) 6.6.2 测试项目 1) HW ? ? ? ? 信号质量测试，包含逻辑电平、上升时间、下降时间、过冲等； 对于E1接口的HDB3码信号测试信号是否符合G.703模板； 对于板间或框间传输的LVDS差分信号的测试项同7.5.2。 对于高速率的信号需要用眼图，或用长余辉进行长时间观察波形抖动范围。 2) SPI ? 信号质量测试 3) 串口 ? ? ? 信号质量测试，包含逻辑电平、上升时间、下降时间、过冲等； 眼图测试； 对于可设置不同波特率的情况下需要重复以上操作。 4) I2C ? 信号质量测试，包含逻辑电平、上升时间、下降时间、过冲等； 5) USB ? ? 信号质量测试，包含逻辑电平、上升时间、下降时间、过冲等； 眼图 6.6.3 测试方法 1) 对各串行信号在板内的信号质量的测试方法请参考第6章； 2) 对于板间及框间的差分信号的的测试方法请参考“6.5 差分信号质量测试”； 3) 对于E1信号，可以用E20表测试波形是否符合G.703模板。E20的使用方法请参看文 档《E20使用手册》。正确连接E20表和被测单板的E1口后，选择相应的测试项目，在出现如下图所示的画面时，请选择F1，此时可以测试系统中的E1信号是否满足ITU G.703脉冲模板，看信号波形是否在模板内。正常时E20表会打出“pass”字样。 图8 G.703 定义的E1信号测试模板 另外，也可以使用通信信号分析仪测量E1信号是否符合G.703模板。 同样的，对于标准电接口E1/T1、E3/T3、STM-1e，光接口STM-1、STM4，以太网口等的 信号，都建议使用通信信号分析仪内的信号模板来测量。 测试时需要注意探头和信号之间的 阻抗匹配 问题。 例如示波器有源探头的阻抗一般是50Ω，无源探头的阻抗一般是10MΩ，而同轴E1接口的阻抗是75Ω（双绞线接口是120Ω）。所以在测试E1接口时要用75Ω/50Ω的转换器，才能保证测试结果的正确信。 !注意事项 6.6.4 合格标准 1) 串口电气特性： 规定 工作方式 节点数 最大传输电缆长度 最大传输速率 最大驱动输出电压 驱动器输出信号电平 (负载最小值) 驱动器输出信号电平 (空载最大值) 驱动器负载阻抗(Ω) 摆率(最大值) 接收器输入电压范围 接收器输入门限 接收器输入电阻(Ω) 驱动器共模电压 接收器共模电压 3K～7K 30V/μs +/-15V +/-3V 3K～7K 100 N/A -10V～+10V +/-200mV 4K(最小) -3V～+3V -7V～+7V 54 N/A -7V～+12V +/-200mV ≥12K -1V～+3V -7V～+12V 空载 +/-25V +/-6V+/-6V RS232 单端 1收、1发 50英尺 20Kb/S +/-25V 负载 RS422 差分 1发10收 400英尺 10Mb/s -0.25V～+6V +/-5V～+/-15V R485 差分 1发32收 400英尺 10Mb/s -7V～+12V +/-2.0V+/-1.5V ? V24(RS232) 参照EIA/TIA RS-232建议； 25V，负载阻抗3000～7000?。负载电 容2500pF。对数据电路，接口点的电压低于－3V时确定为二进制数据“1”，高于＋3V时为数据“0”。对于控制和定时接口电路，接口点的电压高于＋3V时确定为“ON”，低于－3V时确定为“OFF”状态。＋3V和－3V之间规定为跃变区。信号通过跃变区的时间不应超过1ms，或不超过比特码元周期的3％，取二者中较短的时间为限。 ? 对于RS422、R485差分信号的补充标准请参看7.5。 2) E1信号 ? 2M输出口一般要求： ? E1口的信号应符合G.703标准。