USB 3.0規格のFAQ(3) ―― SuperSpeed USBのテストはどのように行うか？

Q．USB 2.0の場合と同じように，USB 3.0でもテスト・モードに入れるためのユーティリティが必要か？
A．トランスミッタのテストは簡単．テスト・モードに入れるためのユーティリティは不要で，計測器を接続するだけでテストできる．

　テストを簡単にするためのカラクリが二つあります．一つ目は，PCI Expressの場合と同じようにトランスミッタが備えているテスト用のコンプライアンス・パターンの自動発生機能です．二つ目は，レシーバのジッタ耐性テストによるエラー数をチップ内部でカウントし，その結果を出力するループバックBERT（Bit Error Rate Test）機能です．ループバックBERT機能を搭載しないチップでは，プロトコル・アナライザなどを使って外部でエラーを検出します．

　トランスミッタでは，レシーバが接続されたことを検出した後（トランスミッタが終端されたことを検出する），レシーバに対してポーリング用の信号を送信します．応答がなければ自動的にコンプライアンス・モードに移行し，コンプライアンス・パターンを繰り返し送信します．つまり，レシーバに代わって計測器を接続するだけでコンプライアンス・パターンを自動的に連続発生します．コンプライアンス・パターンは9種類規定されています．そのうち，テストには最初に出力されるCP0というパターンを使用しますが，CP1を併用することも現在検討されています．CP0はアイの高さとデターミニスティック・ジッタの測定に，CP1はランダム・ジッタの測定に使用されます．CP0はD0.0に対してスクランブルを掛けたランダム・パターン，CP1はD10.2という'1'と'0'が1UIごとに交互に繰り返すクロック・パターンです．レシーバに対してPing.LFPSを入力する都度，CP0からCP1，CP2，...とコンプライアンス・パターンが順次変更されます．

　レシーバについては，最初にリンクアップを張るためのトレーニング・シーケンスの中で，ループバック・モードに入れるためのフラグを設定したTS1，あるいはTS2というオーダード・セットを外部から入力する必要があります．これらはトランスミッタからの最初のポーリング用の信号を検出してから入力します．次に，ケーブルや基板の持つ伝送特性に合わせてイコライザを最適化するためのTSEQオーダード・セットを入力します．TSEQオーダード・セットは32シンボル（320ビット）長のパターンで65536回繰り返し入力します．その後，レシーバ・テスト用のパターンであるBERTオーダード・セットを入力します．BERTオーダード・セットはさらにBRST，BDAT，BERCと呼ばれるパターン（オーダード・セット）で構成され，以下のように処理します．

• BRSTでループバックBERTのエラー・カウンタを最初にリセットする
• その後，750mVp-p信号レベル，3dBデエンファシスで規定されたジッタ（SSCを含む）を加えたBDATを入力する．BDATはD0.0にスクランブルを掛けた65535シンボル（655350ビット）長のパターンで、3×10¹⁰ビット長分繰り返す．平均354シンボルごとにSKPオーダード・セットが入る
• その間にループバックBERTのエラー・カウンタが検出されたエラーを累計する
• 最後にBERCにてエラー・カウンタ値を問い合わせる．するとレシーバはエラー数を含むBCNTと呼ばれるパターンにBERCを置換し，トランスミッタから出力する
• BCNTをオシロスコープで取り込み，出力エラーが生じていないことを確認する．BCNT のエラー値は8B/10B符号化データのデコード機能などで簡単に確認できる
• なお，上記のテストを行う前にジッタを加えない状態で既知のエラー数を持ったテスト・パターンを入力し，ループバックBERTが正しくカウントすることを確認しておく

 　ループバックBERT機能を搭載していないチップでは，ループバックBERTの動作をシミュレーションする機能が搭載されているプロトコル・アナライザを使うことで，上記のテスト・パターンをそのまま使ってテストできます．