1 信號及原理分析

1.1 KJ信號說明

USBchirp信號分為K信號和J信號。根據USB速率將chirp信號做如下區別：

USB速率	Chirp	DP	DM	空閑狀態
Low Speed	K	1	0	K
	J	0	1
Full Speed	K	0	1	J
	J	1	0
High Speed	K	0	1	SE0
	J	1	0
	SE0	0	0

1.2 USB全速高速識別過程分析

?

根據規范，全速（FullSpeed）和低速（LowSpeed）很好區分。因為在設備端有一個1.5k的上拉電阻，當設備插入hub或上電（固定線纜的USB設備）時，有上拉電阻的那根數據線就會被拉高，hub根據D+/D-上的電平判斷所掛載的是全速設備還是低速設備。

USB全速/低速識別相當簡單，但USB2.0，USB1.x就一對數據線，不能像全速/低速那樣僅依靠數據線上拉電阻位置就能識別USB第三種速度——高速。因此對于高速設備的識別就顯得稍微復雜些。

表1中圖3展示了一個高速設備連接到USB2.0的hub上的協商（negotiation）情形。

高速設備初始是以一個全速設備的身份出現的，即和全速設備一樣，D+線上有一個1.5k的上拉電阻。USB2.0的hub把它當作一個全速設備，之后，hub和設備通過一系列握手信號確認雙方的身份。在這里對速度的檢測是雙向的，比如高速的hub需要檢測所掛上來的設備是高速、全速還是低速，高速的設備需要檢測所連上的hub是USB2.0的還是1.x的，如果是前者，就進行一系列動作切到高速模式工作，如果是后者，就以全速模式工作。

hub檢測到有設備插入/上電時，向主機通報，主機發送Set_Port_Feature請求讓hub復位新插入的設備。設備復位操作是hub通過驅動數據線到復位狀態SE0(Single-ended0，即D+和D-全為低電平)，并持續至少10ms。

高速設備看到復位信號后，通過內部的電流源向D-線持續灌大小為17.78mA電流。因為此時高速設備的1.5k上拉電阻還未撤銷，在hub端，全速/低速驅動器形成一個阻抗為45歐姆(Ohm)的終端電阻，2電阻并聯后仍是45歐姆左右的阻抗，所以在hub端看到一個約800mV的電壓（45歐姆*17.78mA），這就是ChirpK信號。ChirpK信號的持續時間是1ms~7ms。

在hub端，雖然下達了復位信號，并一直驅動著SE0，但USB2.0的高速接收器一直在檢測ChirpK信號，如果沒有ChirpK信號看到，就繼續復位操作,直到復位結束，之后就在全速模式下操作。如果只是一個全速的hub，不支持高速操作，那么該hub不理會設備發送的ChirpK信號，之后設備也不會切換到高速模式。

設備發送的ChirpK信號結束后100us內，hub必須開始回復一連串的KJKJKJ....序列，向設備表明這是一個USB2.0的hub。這里的KJ序列是連續的，中間不能間斷，而且每個K或J的持續時間在40us~60us之間。KJ序列停止后的100~500us內結束復位操作。hub發送ChirpKJ序列的方式和設備一樣，通過電流源向差分數據線交替灌17.78mA的電流實現。

再回到設備端來。設備檢測到6個hub發出的Chirp?信號后（3對KJ序列），它必須在500us內切換到高速模式。切換動作有：

1.斷開1.5k的上拉電阻；

2.連接D+/D-上的高速終端電阻（high-speedtermination），實際上就是全速/低速差分驅動器；

3.進入默認的高速狀態。

執行1，2兩步后，USB信號線上看到的現象就發生變化了：hub發送出來的ChirpKJ序列幅值降到了原先的一半，400mV。這是因為設備端掛載新的終端電阻后，配上原先hub端的終端電阻，并聯后的阻抗是22.5歐姆。400mV就是由17.78mA*22.5Ohm得來。以后高速操作的信號幅值就是400mV而不像全速/低速那樣的3V。

至此，高速設備與USB2.0hub握手完畢，進行后續的480Mbps高速信號通信。

1.3信號測試及判斷注意事項

1.?????高速檢測握手協商是在主機發出復位（reset）信號期間，由設備發起的，由主機響應的過程；

2.?????主機使用SE0狀態reset設備之后需要使用高速握手協商（chirp handshake）才可以再次正常通信；

3.?????主機使用全速的idle狀態suspend設備之后需要通過resume過程使設備進入工作狀態，這個過程不需要高速握手協商；

4.?????全速/低速模式時主機resume設備的是通過保持K狀態20ms；高速下這20ms的K狀態以轉換成SE0狀態后結束，然后主機和設備在兩次低速位（2 low speed bit times）內必須保持在高速終端模式；

5.?????DEVICE_REMOTE_WAKEUP? feature，該特性用來在設備被掛起（suspend）后，主機可以使用resume信號來喚醒設備。該特性是主機使用SET_FEATURE和CLEAR_FEATURE請求對進行設置和清除的。

2 測試表格及結果分析

?(1)基于高速傳輸的電路

(2)高速同步模式

理論波形特征:

實測結果:

(3)高速速率協商

理論波形特征:

?

實測結果

?

如實測波形圖，上圖為整體波形,下圖為上圖紅圈的放大部分，可見，

1.??????模塊被退出idle（2.9V左右電平）模式1.5ms之后；

2.??????首先D-上發出持續2ms左右的chirp K信號（800mV電平）；

3.??????主機回復chirp JK序列（800mV電平）

4.??????設備收到之后斷開1.5K上拉電阻，波形賦值降低一半（400mV電平）；

上述第2步是設備通知主機自己是高速設備，第3步是主機響應設備的通知，第4步電平賦值減半表示協商成功，執行同步動作。

800mV和400mV電平正常，空閑狀態高電平2.9V左右（與理論不符）

?

4)主機復位設備--RESET

理論波形特征:

?

從圖序3可以看出，復位信號是正常的。

電平幅值較低

(5)主機掛起設備--SUSPEND

理論波形特征:

實測結果:

正常，高電平值2.8V左右

(6)主機喚醒設備--RESUME

如實測波形圖，上圖為整體波形,下圖為上圖紅圈的放大部分，可見，

總結

以上是生活随笔為你收集整理的USB chirp信号测试的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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