一种多级联、长距离传输USB信号的设计方法、系统及装置与流程

本发明涉及加固型计算机及多板级联，具体地说是一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法、系统及装置。

背景技术：

1、usb凭借其传输协议标准化、技术成熟且通用和价格低廉，应用非常广泛。在科技领域近二十年发展中，usb承担着举足轻重的作用，比如在传输数据和电量方面，很大程度上影响着我们的生活。

2、普通usb设备差分线信号线宽及线间距与整板信号线宽及线间距一致即可。然而当usb设备工作速度是480mbits/s甚至达到3.0的5gbit/s，只做到以上几点是不够的，还需对差分信号进行阻抗控制，控制差分信号线的阻抗对高速数字信号的完整性是非常重要的。另外，usb协议对传输信号的长度也有要求，当走线太长时，损耗增大，延时也增大，超出设备的响应时间，都会引出一系列问题。

3、而对于加固型产品而言，设计更加复杂，不同板卡之间的级联导致阻抗不匹配，影响信号的正常传输，加大损耗；并且级联后，大大增加了走线的长度，随之，设计风险越发不可控。

技术实现思路

1、本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法、系统及装置，解决传统设计只能凭经验和项目中测试，无法在设计上避免风险的状况，在长链路、多级联的情况下，通过仿真即可在设计上一次做对。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法，设计各种usb测试板，包括usb信号延长板、usb柔性板、usb-vpx连接器板；

4、测试usb测试板各长度下信号质量；模拟整机复杂的设计情况；测试多级联情况下的眼图和功能性能，得到最临界状况下满足功能性能条件的眼图，形成usb信号设计标准，即后续设计不能超过此标准；

5、同测试对比，仿真上述各种usb测试板级联测试状态下的usb眼图，拟合出准确的仿真参数，使仿真眼图和测试眼图一致，固定仿真方法及参数；在后续项目中，只需仿真即可确定此设计是否满足要求。

6、本方法改变传统设计只能凭经验和项目中测试，无法在设计上避免风险的状况。在长链路，多级联的情况下，通过仿真即可在设计上一次做对。

7、优选的，所述测试usb测试板各长度下信号质量，测试各种usb测试板二级、三级、四级级联下信号眼图，级联包含usb信号延长板、usb柔性板、usb-vpx连接器板、usb线缆。

8、优选的，所述usb信号延长板，该板卡两端为标准usb口设计，板上分别布置5inch、8inch、11inch、22inch usb直连信号到usb接口；

9、所述usb柔性版，该板卡两端为标准usb口设计，板上分别布置4inch、8inch、12inch usb直连信号到usb接口；

10、所述usb-vpx连接器板(公母)，板上分别布置2inch、4inch、6inch、8inch usb信号一端连接vpx连接器(公母)，另一端连接标准usb接口，usb-vpx连接器公母板对插；

11、usb线缆包含多根同型号线缆，长度包括1米、2米、3米、5米，多根同型号线缆之间可以任意组合成新长度。

12、优选的，usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板(公母)、usb线缆组成四级级联，可任意组合搭配，测试不同平台下，桥片直出usb接口再加上各种级联组合的usb信号眼图，连接外设的功能和性能；确定每种平台下最大的usb级联长度。

13、优选的，所述平台包括x86、龙芯、飞腾平台。

14、优选的，usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板(公母)、usb线缆组成四级级联的过程中，在三种不同平台上测试信号质量及功能性能，寻找最佳搭配和组合。形成测试数据系统，后续项目可直接调用系统数据进行设计。

15、优选的，所述外设包括键鼠、u盘、光驱、移动硬盘。

16、优选的，所述同测试对比，仿真各种组合的usb信号眼图，拟合仿真参数，使仿真眼图和测试眼图一致，固定仿真方法及参数，沿用到新的项目中即可通过仿真完成usb信号的级联设计；

17、形成仿真数据系统，后续项目可直接调用系统数据进行设计。

18、本设计方法着眼于提前设计，通过测试摸清各平台桥片usb性能特征，再回归仿真，与测试比对，校准仿真参数后，仿真结果即与测试结果一样准确有效。

19、本发明还要求保护一种多级联、长距离传输usb信号的系统，其特征在于，包括usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板、usb线缆，所述usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板和usb线缆之间可以任意组合级联、不分顺序，或单独级联；

20、该系统通过上述的多级联、长距离传输usb信号的设计方法实现多级联、长距离传输usb信号测试，验证不同主芯片可以最远传输usb信号的距离。

21、本发明还要求保护一种多级联、长距离传输usb信号的装置，包括usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板、usb线缆，所述usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板(公母)和usb线缆之间可以任意组合级联，不分顺序；也可单独级联；

22、该装置通过上述的多级联、长距离传输usb信号的设计方法实现多级联、长距离传输usb信号测试，验证不同主芯片可以最远传输usb信号的距离。

23、基于三种常用平台，设计四级级联测试装置，研究各平台所支持的多级联、长距离传输usb信号的能力，在所生成的数据系统中提炼出设计标准，通过仿真得出同样链路下与测试一样的结果，形成仿真数据系统，并在此系统中提炼出仿真参数，使用此参数仿真，即可得到后续所有项目usb设计是否通过的结论。

24、本发明的一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法、系统及装置与现有技术相比，具有以下有益效果：

25、通过本设计方法无需反复投板测试，通过测试装置即可验证任何一个平台的芯片usb能力；且通过仿真即可确定复杂的级联设计是否满足usb设计标准，节省大量的投板验证费用和时间成本。

技术特征：

1.一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法，其特征在于，设计各种usb测试板，包括usb信号延长板、usb柔性板、usb-vpx连接器板；

2.根据权利要求1所述的一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法，其特征在于，所述测试usb测试板各长度下信号质量，测试各种usb测试板二级、三级、四级级联下信号眼图，级联包含usb信号延长板、usb柔性板、usb-vpx连接器板、usb线缆。

3.根据权利要求2所述的一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法，其特征在于，所述usb信号延长板，该板卡两端为标准usb口设计，板上分别布置5inch、8inch、11inch、22inch usb直连信号到usb接口；

4.根据权利要求1或2或3所述的一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法，其特征在于，usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板、usb线缆组成四级级联，可任意组合搭配，测试不同平台下，桥片直出usb接口再加上各种级联组合的usb信号眼图，连接外设的功能和性能；确定每种平台下最大的usb级联长度。

5.根据权利要求4所述的一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法，其特征在于，所述平台包括x86、龙芯、飞腾平台。

6.根据权利要求5所述的一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法，其特征在于，usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板、usb线缆组成四级级联的过程中，在所述三种不同平台上测试信号质量及功能性能，寻找最佳搭配和组合。

7.根据权利要求5所述的一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法，其特征在于，所述外设包括键鼠、u盘、光驱、移动硬盘。

8.根据权利要求4所述的一种多级联、长距离传输usb信号的设计方法，其特征在于，所述同测试对比，

9.一种多级联、长距离传输usb信号的系统，其特征在于，包括usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板、usb线缆，所述usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板和usb线缆之间可以任意组合级联、不分顺序，或单独级联；

10.一种多级联、长距离传输usb信号的装置，其特征在于，包括usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板、usb线缆，所述usb信号延长板、usb柔性版、usb-vpx连接器板和usb线缆之间可以任意组合级联、不分顺序，或单独级联；

技术总结
本发明公开了一种多级联、长距离传输USB信号的设计方法、系统及装置，涉及加固型计算机及多板级联技术领域，设计各种USB测试板，包括USB信号延长板、USB柔性板、USB‑VPX连接器板；测试USB测试板各长度下信号质量；模拟整机复杂的设计情况，测试多级联情况下的眼图和功能性能，得到最临界状况下满足功能性能条件的眼图，形成USB信号设计标准，即后续设计不能超过此标准；仿真上述各种USB测试板级联测试状态下的USB眼图，拟合出准确的仿真参数，固定仿真方法及参数。本发明解决传统设计只能凭经验和项目中测试，无法在设计上避免风险的状况，在长链路、多级联的情况下，通过仿真即可在设计上一次做对。

技术研发人员：李华,王婷,周生瑞
受保护的技术使用者：西安超越申泰信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13