¿Problema eléctrico con USB? El dispositivo de alta velocidad no funciona según el diseño propio

Es una pregunta difícil de responder , ya que se trata más de una cuestión de depuración. Pero puedo aportar algunas ideas sobre lo que podría intentar.

Lo primero que pensé fue que sus conexiones flexibles (los cables sueltos de 1-2 cm que salen del cable y se conectan a su placa) podrían ser demasiado largas para una operación de 480 MBps. Ideas para probar:

• Obligue a su host a ejecutarse como USB 1.1 (1,5 o 12 MBps). Tal vez pueda ejecutarlo a través de un concentrador alimentado por USB o algo para forzarlo a la velocidad más baja.
• Use un conector USB real, péguelo al revés o algo así, y haga conexiones cortas muy ajustadas desde los pines del conector a la PCB.
• Tal vez pueda encontrar una manera de reducir la longitud de las coletas del cable a 1/5 o algo así en ese orden.
• Asegúrese de no estar probando con la sonda del osciloscopio conectada.
• Tal vez pruebe con un cable USB muy corto y muy largo.
• Tal vez intente cambiar la temperatura (más caliente hace que los bordes sean más lentos y más frío los hace más rápidos).

Una nota para algunos comentarios aquí: no se preocupe por la cantidad de vías y la coincidencia de longitud de esos rastros de PCB. Bien hecho, las vías y un poco de desajuste de longitud nunca han sido un problema para USB 2.0. Y esto es insignificante comparado con lo que haces con las coletas de cable.

Algunos errores generales típicos para verificar incluyen:

• Reloj. Verifique que la frecuencia del reloj y la fluctuación estén dentro de las especificaciones, incluidos los PLL.
• Fuerza. Verifique (con un osciloscopio BW de 1-2 GHz) que su ondulación Vcc esté dentro de las especificaciones, etc.

Además, no descartaría el software todavía. Busque diferencias, como en los datos de configuración, etc.

Y no se enorgullezca de pedir ayuda a un experto en hardware :-)

Actualización: nota sobre la medición de la ondulación de Vcc:

Tomado de mi respuesta a esta pregunta: ¿Cómo verifico que mi riel de alimentación de 3.3v cumpla con los requisitos para un SoC Ember EM357?

El mejor documento que conozco que describe cómo realizar esta medición es este: http://www.electrical-integrity.com/Quietpower_files/Quietpower-21.pdf

En resumen: use un cable coaxial soldado directamente a su placa. Ejecute el cable coaxial 50R en su osciloscopio configurado con una impedancia de entrada de 50R. Seleccione acoplamiento AC. Un ancho de banda que sea adecuado (mínimo 500 MHz). Y persistencia infinita.

Si realiza la medición con una sonda de alta impedancia con una "cola de cerdo" larga para tierra, es posible que tenga un ruido adicional no relacionado con el ruido Vcc recogido. En caso de duda, siempre realice el experimento nulo: toque la punta de la sonda con el punto de tierra, de modo que tanto la punta como la tierra de la sonda toquen el mismo punto en el tablero. Si no obtiene una línea plana, el acoplamiento inductivo capta algo en el bucle formado por la sonda y el cable de tierra.

Entonces, ¿tienes demasiado ruido? Suponga que la hoja de datos de este dispositivo requiere 3.3V +/-5% para el suministro de Vcc. Eso significa que tiene +/- 165 mV como límite. Supongamos que tiene una precisión del 2 % de su regulador de CC de 3,3 V. Y supongamos que tiene una caída de distribución del 0-1% en las conexiones entre el regulador y el dispositivo (cables, conectores, trazas, filtros, etc.). Eso deja un 2 % para el ruido/ondulación de CA o +/-66 mV (132 mVpp).

Puede intentar conectar el blindaje del cable USB a la conexión a tierra del USB y ver si eso mejora la situación. El USB de alta velocidad es delicado con cosas como la impedancia del cable.

Hola. Con respecto a tu pregunta "¿Qué significa esta impedancia diferencial?" La impedancia diferencial de la línea es en realidad la resistencia del circuito impreso hasta el conector, dado que el USB es diferencial, será una impedancia diferencial. Entonces, una impedancia de una sola pista de, por ejemplo, D + será de 45 ohmios y la impedancia combinada de D + y D- será de 90 ohmios, ahora muy rápido, no puede medir esto con un simple voltímetro digital (DMV) por lo que probablemente no lo hará podrá verificar esto a menos que tenga un TDR en algún lugar cerca de usted. Con respecto a su problema, no es probable que sea causado por un desajuste de impedancia, una primera mirada le indica que no parece ser muy malo.

Si tiene preguntas sobre pruebas y problemas eléctricos, siempre puede consultar http://www.testusb.com/, este es un sitio web que escribimos algunos de mis colegas y yo.

¿Podría compartir una captura de pantalla de su esquema? Así que podemos echar un vistazo más profundo aquí.