《测试指导类-USB接口指标测试指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《测试指导类-USB接口指标测试指导书.docx（19页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、USB接口指标测试指导书最小部门：（企业业务BG企业数通产品线一企业数通研发管理部一企业数通硬件开发 部）评审记录：主审人评审专家所属产品：来源：关键词：USB接口指标；USB眼图测试；Chirp测试；Droop测试。1、USB接口指标描述为了顺应市场的要求，目前的产品大部分都出的是USB2.0的接口，而且我们产品都是 作为HOST端，USB2.0 一共提供3种速率，如下表。数据速率上升时间Low Speed1.5Mbps75300nsFull Speed12Mbps420nsHigh Speed480Mbps>500ps当我们的设备是作为HOST端是，数据方向是Down Stream
2、>其关注的指标有:1信号质量 、1)眼图测试(Eye-Diagram testing)2)信号速率(Signal Rate)3) 包结尾宽度(End of Packet Width)4) JK 抖动(JK jitter)5) KJ 抖动(KJ jitter)6)连续抖动(Consecutive jitter)7) 单调性测试(Monotonic test (for HS)8) 上升与下降时间(Rise and Fall times)2、Droop (电压跌落)3、Chirp (Shake Hands)4 USB接口指标测试方法(1)信号质量测试由于我们的设备都是作为HOST端，在这里只介
3、绍HOST端的接口指标测试方法。1） USB High Speed信号质量测试方法a）连接好被测设备（DUT）、测试夹具和示波器，具体的连接示意图如图1所示。图1 High Speed信号质量测试连接示意图b） DUT上电，启动USB测试包，发送测试命令，使USB端口能够发送出测试码流，具体的码流波形如图2所示。iw州用一wr IYEc* Hgit/Acq 工 p 声gw-3*M01口1*1QullrrCunentrwit Jul 1)2中.产唧77，图2 High Speed信号质量测试波形c）运行示波器上的USB测试软件，在Analyze菜单中选择USB2.0 Test启动后的界面如图3所
4、示。在软件的Measurements菜单中选择Select 然后选择HighSpeed ，选择测试项，在这里可以点击Select All，将信号质量的测试项全部选上。在这个界面上还有一个选项Config，该选项是用来初始化Monotonic Property，选择 后的界面如图4所示，是用来初始化边沿的单调性是从高低电平的多少百分比开始 Check °图3 TEK USB测试软件图4 High Speed信号质量测试初始化界面d）选择眼图的模板。在USB 2.0的标准协议中，一共有4种模板。其测试模板的 选择和端口的数据方向和测试点的选择有关。协议中定义个测试点的选择及对应的 模板选
5、择。如图5和图6所不°TP1 TP2TP3 TP4Hub Circuit BoardDevice Circuit Board图5 USB2.0标准中的测试模型图6 USB2.0标准中关于模板选择的描述不同的模板对应的眼高和眼 宽要求不一样，如果我们的设备是作为HOST端，数据流向是Down Stream，测试点可以选择 TP2和TP3，如果设备对外宣传是标准的USB2.0接口，就 说明我们设备的USB端口上是可以 再加USB延长线的，即USB Cable。当然测试点的选择就是在TP2 了，测试的模板就是 Template 1 ，其对应在示波器上九应该选择Down Stream+Nea
6、r End，对应示波器的选择如下图所 示。如果设备内部已经经过了连接器和排线，对外宣称只支持USB2.0的设备，那如果我们在设 备的出端口测试，模板就选择Template 2，其对应在示波器上应该选择Down Stream+Far End。其Template 1和Template 2两个模板对应的大小和参 数如图7和图8所示。总结如下，在测试时，根据不同的测试场景，选择不同的测试模板。Host测试点模板示波器设置来壶阴您制lejeidiuai朝马O SaSD L国WOMwgfl磁码矽OH?WOW曹沁相dSAuncgc HWA,' DOEChJKidAA齐幅KMADMMIfi IB UI
7、 5X1TMO4«iJt4 * Wg 叵 must?-£i* WT«M|D IfB HHuh bfiitikiK I Wg 眄 hi 吕 iu 血11*«1(|EAJ>.m| |AinJD%i2!±卜石-4 a) |n«1 afini|s>jit： P. HFRUi IfliFHKf 'StuJtAflTWHUI I J.ll W|l F Ml|i fli|H 7j| I III pJUftkIULU qilll H M|U3-UjU|>II>UJ IJiAJI JAR MUKUli aHIII眄4rN
8、|toJLPM 一 ej+iueajjs umoq乙 ajeidiuaiu1±puA j eaN+iueaj;s umoq/ajeidiuaiSdlDtfrEFoncuilUx Interval 0%100%.：一，"“OVotsDE fl图8 USB2.0标准Template2模板的要求VW图9 High Speed信号质量测试中Tier的选择选择完模板后，在图9中 还有Tier选项需要选择，为了能够支持Hub级联，我们选择Tier6，具体的解释可以参考USB2.0协 议中4.1.1 o在图10中还有一个Configure选项，需要初始化使用的通道和选择的探头类型。如图
9、10所示。59”图10 High Speed信号质量测试中Configure的选择e）示波器设置好后，就可以点击示波器软件上的RUN开始测试。测试完后，会生成一个测试报告，保存测试报告在Utilites选项中，选择Report Generator， 如图11所示°图11生成High Speed信号质量测试报告其中报告中截图如图12所示，其信号质量的测试数据全部都在报告中体现了， 每个测试项是否满足要求，都能在报告中找到答案。图12 High Speed信号质量测试报告的具体内容2) USB Full Speed信号质量测试方法和High Speed信号质量测试不同的地方在于测试组网的
10、方式不一样，具体的测试组网如图13所示。有几个需要注意的地方是USB夹具需要5V供电，需要一个将夹具设置到Initial状态,Initial指示灯点亮。在测试Host Full Speed信号质量时，需 要一个Full Speed的从设备，该供设备需要是USB协会认证的设备。在这里不在用差分 探头了，需要用两个单端探头，注意 D+，D.的对应连接的示波器通道。图13 Full Speed信号质量测试组网示意图测试组网连接好后，不用发送测试命令，示波器上就应该能抓到所需要的测试波形， 如图14所示。图14 Full Speed信号质量测试波形示波器其他的测试和High Speed一样，不同的地方
11、是测试项的选择，需要选择FullSpeed，其测试项还是选择Select All。3) USB Low Speed信号质量测试方法Low Speed的测试组网方式和Full Speed测试组网方式一样，不一样的地方是这次用 的 是Low Speed从设备，可以使用鼠标等从设备。测试时选择Low Speed，测试项 选择Select All。示波器上就应该能抓到所需要的测试波形，如图15所示。图15 Low Speed信号质量测试波形与Full Speed测试方法不同的是，测试Low Speed时需要使用Cross，具体的设置在File菜单中，选择Preferences，会弹出一个设置窗口，在此
12、窗口中需要将图中所示 的选项 选中，选择后就可以用Cross来指示有效的Low Speed信号，具体的设置方法如图16 所示。TD5USB2 PrHrrmcwAtfvancett LSanoFS uevte wrtn USB2O shron Prowpt rec tr* Drocp ?e« read out aunng Repon Generaflcn MOW ser COM W3M Of 3t EtSS PM，岂快刖mg必夕"日JtxrjHeldOfTModify H$ pacM trigger HpMofTOK；：可松 口，Meajrernents Rsuts Ulih
13、lies 炉I。M.rwr.EnU: SelectSifinal Quaitty Ch*ckO«vic« ID fste.ootEyeDiagrameop wanSignalRateCrow OverPaired JKfitterRtse TimePared KJ JEerFail TimeDtvke D<i<riptron DtJTfnyDeMreInruah图16 Low Speed信号质量测试设置方法2) Droop 测试这里的Droop测试就和电源中的USB插拔冲击电流和Drop测试内容是一致的，但是我们通常通过直接插拔U盘来测试VBUS上的电压跌落情况
14、，其实这种测试方法是 不正确的，因为根据USB2.0的标准定义是当端口上有100mA的负载变化时，VBUS ± 的电压跌落要求小于330mV，这里为什么需要关注VBUS的电压跌落，主 要担心USB 端口负载的变化影响VBUS电源上其他器件和USB端口的正常工作。测试组网如下图所示，需要将测试夹具连接到被测端口，用USB端口给夹具供电。需要使用2个探头来来进行测试，一个探头用于Triger，点在负载端口上的VBUS 信号上，另一个探头点在总线的VBUS信号线上。测试组网如图17所示。图17 Droop测试组网示意图具体的示波器设置'选择 Analyze 菜单>USB2.0
15、 Tset Package>Measurements，选择High Speed菜单中Droop测试项。测试时，需要根据实际的应用进行Config设置，如图 18所示。1)需要选择Port，对应测试夹具上实际使用的Port ； 2)Hub菜单选择，一般我们测 试的都是Host，所以选择Bus Powered ； 3)Select Source选择，需要选择Live/Ref，其中的 VBus需要对应上实际使用的探头对应的通道，Trigger选择点在被测端口的通道上。设置完后，按 下RUN，此时需要将测试夹具上的选择开关从无负载拨到有负载的情况，以便能让示波器抓到电压Droop信号。图18 D
16、roop测试时示波器设置测试到的波形如图19所示，最后软件会测试到实际的电压Droop。图19 Droop测试波形3) Chirp 测试USB全速外设备和低速外设是通过在D+或D.数据线上上拉1.5K的电阻予以区别，D+上 拉为全速外设，D-上拉为低速外设。高速外设的识别则比较复杂，需要通过主机与高速外设握 手才能识别。本篇对高速USB握手进行说明。高速外设最初以全速外设的形式出现，即：高速外设在插入 USB HUB/HOST时D+数据 线上拉1.5K的电阻；高速握手成功之后，外设与主机进入高速模式。如果握手不成功，则返回 全速模式；在高速握手过程中，USB HUB/HOST要判定与其相连的外
17、设是否支持高速模式，外 设也要判定USB HUB/HOST是否支持高速模式。下面将具体说明高速设备的握手过程，其整个过程如图20所示。图20 USB HOST与Device整个握手过程1)USB HUB/HOST检测到插入的外设为全速外设，即：D+数据线被上拉；2） USB HUB/HOST检测到插入的外设为全速外设后，复位总线。即：向总线发送SE0。此SE0的持续时间不得小于2.5微秒。本例的SE0持续时间为3.63微秒；3）高速外设检测到总线上SE0的持续时间不小于2.5微秒后，向总线发送Chirp K信号。此Chirp K信号的持续时间不小于1毫秒且不大于7毫秒。本例的Chirp K信号
18、持续时间为2毫秒；4）高速外设发送Chirp K信号结束后，总线回复到SE0状态。如果USB HUB/HOST支 持高速模式，则必须在Chirp K信号结束后100微秒内做出响应。本例中USB HUB /HOST在Chirp K信号结束后58.23微秒时做出了响应；5） HUB/HOST在Chirp K信号结束后100微秒内做出了响应，向总线发送连续的Chirp K/J对，每个Chirp K信号或Chirp J信号的宽度不小于40微秒且不大于60微秒（本 例为50-60微秒之间），每2个相邻的Chirp K和Chirp J信号之间的间隔不应大于2. 5微秒。6）高速外设在检测到连续的最少3对C
19、hirp K/J对后，在500微秒内必须断开D+上的上 拉电阻，并连接D+和D.上对地的高速端接电阻，完成高速握手，进入高速传输模 式。在USB标准组织中，对EL_33, EL_34, EL_35这三个参数有要求，EL_33是指Chirp Response Time，指高速Device做出Chirp K信号响应结束后，至U HOST做出响应的时间，标 准要求小于100us ； EL_34是指Chirp-K&J Duration ，指HOST和Device连续发送每个Chirp K信号或Chirp J信号的宽度，标准要求在40us和60us之间；EL_35是指从HOST发送 Chirp-
20、J/K结束到HOST发送SOF信号开始的时间，标准要求在100us和500us之间。目前 TEK示波器软件只能测试EL_33, EL_34这两个参数，EL_35需要手动测量。实际用TEK示波 器测试Chirp的结果如图21所示。图21 USB Chirp测试结果4、结论、解决方案及效果本文主要介绍了 USB2.0作为HOST时的接口指标测试。在实际测试的过程中，有三个 地方需要关注：1）在测试USB眼图时，要注意眼图模板的选择，不同的测试场景，模板都不 一样；2）USB电压Droop测试，之前一直都是遍历已有编码的U盘和USB接口设备，但是也 未能遍历市场上，形形色色的USB接口设备，其实US
21、B标准组织是对USB设备的容性负载 做了限制的，我们只需要用标准定义的负载去测试，就能保证我们设备的USB接口能对接标 准 的USB接口设备；3）之前在测试USB接口指标是，很少有人会关注Chirp测试项，该测 试项在USB标准组织中也是需要测试，而且目前的TEK示波器并不能把所有的参数测试完 全，需 要自己手动去测量一个参数。4、经验总结、预防措施和规范建议在测试标准的接口指标时，我们一定要研究接口的规范及各种定义，需要了解行业在做 这个接口认证时，需要测试哪些项，认证组织有测试的项，我们的设备也必须要测试，这样 在去做认证时，心里才会有底气。5、备注参考文献:(1 ) USB-IF_USB_2_0_Electrical_Test_Spec081005.pdf(2) Host_HS_test_procedure_Rev1.4.pdf(3) Universal Serial Bus Specification.pdf