測(cè)試指導(dǎo)類-USB接口指標(biāo)測(cè)試指導(dǎo)書(shū)

1、USB接口指標(biāo)測(cè)試指導(dǎo)書(shū)最小部門(mén)：(企業(yè)業(yè)務(wù)BG企業(yè)數(shù)通產(chǎn)品線一企業(yè)數(shù)通研發(fā)管理部一企業(yè)數(shù)通硬件開(kāi)發(fā)部評(píng)審記錄：主審人評(píng)審專家所屬產(chǎn)品：來(lái)源：關(guān)鍵詞：USB接口指標(biāo)；USB眼圖測(cè)試；Chirp測(cè)試；Droop測(cè)試1、USB接口指標(biāo)描述為了順應(yīng)市場(chǎng)的要求，目前的產(chǎn)品大部分都出的是的接口，而且我們產(chǎn)品都是作為HOST端，一共提供3種速率，如下表。數(shù)據(jù)速率上升時(shí)間LowSpeed75300nsFullSpeed12Mbps420nsHighSpeed480Mbps500ps當(dāng)我們的設(shè)備是作為HOST端是，數(shù)據(jù)方向是DownStream，其關(guān)注的指標(biāo)有:1、信號(hào)質(zhì)量眼圖測(cè)試(Eye-Diagramte

2、sting)信號(hào)速率(SignalRate)包結(jié)尾寬度(EndofPacketWidth)JK抖動(dòng)(JKjitter)KJ抖動(dòng)(KJjitter)連續(xù)抖動(dòng)(Consecutivejitter)單調(diào)性測(cè)試(Monotonictest(forHS)上升與下降時(shí)間(RiseandFalltimes)2、Droop(電壓跌落)3、Chirp(ShakeHands)2、USB接口指標(biāo)測(cè)試方法(1)信號(hào)質(zhì)量測(cè)試由于我們的設(shè)備都是作為HOST端，在這里只介紹HOST端的接口指標(biāo)測(cè)試方法。1)USBHighSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試方法a)連接好被測(cè)設(shè)備(DUT)、測(cè)試夾具和示波器，具體的連接示意圖如圖1所示。O

3、OQO(F52陽(yáng))DifferentialProbeHOSTsqrn-HOSTTDRTestFixtureTektronixOscilloscopewithApplicationWinningHotifcconiiecOLlE?持測(cè)理圖1HighSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試連接示意圖b)DUT上電，啟動(dòng)USB測(cè)試包，發(fā)送測(cè)試命令，使USB端口能夠發(fā)送出測(cè)試碼流,“叩叩町IIniNiildkillLLmlrosusn?SmnulOubMyCheck&two04陰TlpfkvnPCI-H.D3tCupmrrivluriinfrkalic|D*g.IRif-didy哼!|1匕i3ifeafjnbmnt(0

4、-LBJSrHSjndCAAfiguft.CiMipvriIhrMshCurrentdvgHJilRjl-fcElie戦舊mnrlEiReguttsUtiMwsifcjeJpdJHantZAcqI6gRi：)g匚也訊邑抽jjliliwIMP具體的碼流波形如圖2所示。圖2HighSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試波形c)運(yùn)行示波器上的USB測(cè)試軟件，在Analyze菜單中選擇Test啟動(dòng)后的界面如圖3所示。在軟件的Measurements菜單中選擇Select，然后選擇HighSpeed，選擇測(cè)試項(xiàng)，在這里可以點(diǎn)擊SelectAll,將信號(hào)質(zhì)量的測(cè)試項(xiàng)全部選上。在這個(gè)界面上還有一個(gè)選項(xiàng)Config,該選項(xiàng)是

5、用來(lái)初始化MonotonicProperty,選擇后的界面如圖4所示，是用來(lái)初始化邊沿的單調(diào)性是從高低電平的多少百分比開(kāi)始Check。圖3TEKUSB測(cè)試軟件圖4HighSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試初始化界面d）選擇眼圖的模板。在USB的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中，一共有4種模板。其測(cè)試模板的選擇和端口的數(shù)據(jù)方向和測(cè)試點(diǎn)的選擇有關(guān)。協(xié)議中定義個(gè)測(cè)試點(diǎn)的選擇及對(duì)應(yīng)的模板選擇。如圖5和圖6所示。圖5標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試模型TcmphteI:TruntmitwaveformrequiremeiitE；forhubmeasuredutTP工andfordevicefwithoutacaptivecable)measuredjtTP

6、3Tempi3T2:Transmitwaveformrequirementsfbrdciicc(withacaptivecablemeasuredacTP2lcmplalt3:Receive5；cnsiLivityrequirdnenhhrdoice(wiLtiacaptivecable)vhcnjiignalinapplied皿TP2Tiftnpld4；RecoverseiisiLiviiyrequirenierKsIbrdevice(withuiilncupiivecable)whensignalisappliedmTPS*andforhubwhensignalisappliedatLP2

7、Templateji5lukI6arerecommendedguidelines;thrdeKignei養(yǎng)：Template5：TransmitwaveibnmrequiremetitsforhubiTansceivertneagiiredalTPIhandIbrdeviceiranscaivermrdSLircd;ilTP4Tempisjfe*：ReceiversenskmtyrequirementsfbrdivicetransceiverwhensignalisappliedatTP4,andforhubtransceiveratwhensignalisappliedatTP1圖6標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)

8、于模板選擇的描述不同的模板對(duì)應(yīng)的眼高和眼寬要求不一樣，如果我們的設(shè)備是作為HOST端，數(shù)據(jù)流向是DownStream，測(cè)試點(diǎn)可以選擇TP2和TP3，如果設(shè)備對(duì)外宣傳是標(biāo)準(zhǔn)的接口，就說(shuō)明我們?cè)O(shè)備的USB端口上是可以再加USB延長(zhǎng)線的，即USBCable。當(dāng)然測(cè)試點(diǎn)的選擇就是在TP2了，測(cè)試的模板就是Template1其對(duì)應(yīng)在示波器上九應(yīng)該選擇DownStream+NearEnd，對(duì)應(yīng)示波器的選擇如下圖所示。如果設(shè)備內(nèi)部已經(jīng)經(jīng)過(guò)了連接器和排線，對(duì)外宣稱只支持的設(shè)備那如果我們?cè)谠O(shè)備的出端口測(cè)試，模板就選擇Template2，其對(duì)應(yīng)在示波器上應(yīng)該選擇DownStream+FarEndo其Templat

9、e1和Template2兩個(gè)模板對(duì)應(yīng)的大小和參數(shù)如圖7和圖8所示?？偨Y(jié)如下，在測(cè)試時(shí)，根據(jù)不同的測(cè)試場(chǎng)景，選擇不同的測(cè)試模板。Host測(cè)試點(diǎn)模板示波器設(shè)置TP2Template1DownStream+NearEndTP3Template2DownStream+FarEndTcflnpliiicJFigure7-1,ihcirkrviniiirequirmenKfijrnhubrwi沖睥dmTHi,nn)lfornd斛ic*4iihiXKJ件fWb耳諭kbm怦刊說(shuō)diTP*VoltageLevel(D*)Time!(%dFUnitInEerval)LM1525mWinLHfalowing3tni

10、nfiilkin,ITSmVInAllalhorshVAL“2525mVinUlfbikiiMnybIransibcri.-475-InailDirwshWPoinHDVTJHfaUIrantsQV92.5%UlPE”300mV37.5UlPoint43G0mV&2JLJIPoiflLS-300-rW37.5%UlPoints-JflOiWI3Z.MUl圖7標(biāo)準(zhǔn)Templatel模板的要求VoltageLevel(D+-D-)Time(%ofUnitInterval)Level1525mVinUlIdlowingaf閆能iciorh47$mVmallothereNiALauBl2525mVil

11、lUlrdlowir)SDfansiEidfl,-475inallottiersNiAPaini1V12.5%UlPoinl2OVB7.5%UlPoinl3176mV36%UPoin-1A176mV眈y|P口ini5-175mV35%yiPoinl5-175mVWHFcrartl*DifftrarthiDlff&nartial圖8標(biāo)準(zhǔn)Template2模板的要求TD酈EE6qghUirMWftTrMPftnl3nflpjr*LferiMiFfehtonsuiMTWiaReutsLtam圖9HighSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試中Tier的選擇選擇完模板后，在圖9中還有Tier選項(xiàng)需要選擇，為了能夠支持

12、Hub級(jí)聯(lián)，我們選擇Tier6，具體的解釋可以參考協(xié)議中。在圖10中還有一個(gè)Configure選項(xiàng)，需要初始化使用的通道和選擇的探頭類型。如圖10所示。醬FileFFfeasursmtsRsmutsLtalcisHtlpCnrfigur-SxircETCSUSB2圖10HighSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試中Configure的選擇e）示波器設(shè)置好后，就可以點(diǎn)擊示波器軟件上的RUN開(kāi)始測(cè)試。測(cè)試完后，會(huì)生成一個(gè)測(cè)試報(bào)告，保存測(cè)試報(bào)告在Utilites選項(xiàng)中，選擇ReportGenerator，如圖11所示。Reportnug-FEstspEcrni:Reprtfihnaiine;3TemnnHSpec

13、ifiths_KH-t日EtitniCE/Format圖11生成HighSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試報(bào)告其中報(bào)告中截圖如圖12所示，其信號(hào)質(zhì)量的測(cè)試數(shù)據(jù)全部都在報(bào)告中體現(xiàn)了EyeDagran每個(gè)測(cè)試項(xiàng)是否滿足要求，都能在報(bào)告中找到答案。ResultsbasedmUSBTF/WaiverLinitsMensLnementHoirikeMFnFmuniMaxinnan(Meanipk-pkStdrwiHrdDeviationRMSPopulationStatusEyeDiaamTest-P155Eiqnd血最475.03-43Mbps466.?341MLp5479.gg?Mbp5Q.OOOObps2i0

14、3153Mbps1825Mbps509PissEOPWidth16.52536ns-1PassEOPWidth(Bits)7.931970=1PissFailingEdgeRateSoD.559V/U5l.woasgkv/us959.1054V/US179.7929V/uS431905畑950.113畑107PassRJsfngEdgeRate887.80V/US1.073M7KV/U5993.9355V/US19O.1072V/US41.275B2殛9W.72W阿106PassAdditionalInfornatim:CcciEecutlireiJitterrangE;-S7.OIbiolj

15、.FJU3Jittery.584jieEJPairedJlttisrrange;T監(jiān)勺加eto33,5(sKISJitter呂胡旳址JEPsirodJitterraree;-21蓬Emto既5即彈KISJitter客？TT謔HisingIdge應(yīng)t日;自瞰S3磴7/us住糾1冋.旳1：KiseTize=B4E!TsIIIji；E：de.eRate;9,1K4V/js(Eiii.ilvalsjt曲口Tirre=6&7.9pe)圖12HighSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試報(bào)告的具體內(nèi)容2)USBFullSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試方法和HighSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試不同的地方在于測(cè)試組網(wǎng)的方式不一樣，具體的測(cè)試

16、組網(wǎng)如圖13所示。有幾個(gè)需要注意的地方是USB夾具需要5V供電，需要一個(gè)將夾具設(shè)置到Initial狀態(tài)，Initial指示燈點(diǎn)亮。在測(cè)試HostFullSpeed信號(hào)質(zhì)量時(shí)，需要一個(gè)FullSpeed的從設(shè)備，該供設(shè)備需要是USB協(xié)會(huì)認(rèn)證的設(shè)備。在這里不在用差分探頭了，需要用兩個(gè)單端探頭，注意D+,D-的對(duì)應(yīng)連接的示波器通道。圖13FullSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試組網(wǎng)示意圖測(cè)試組網(wǎng)連接好后，不用發(fā)送測(cè)試命令，示波器上就應(yīng)該能抓到所需要的測(cè)試波形如圖14所示。圖14FullSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試波形示波器其他的測(cè)試和HighSpeed一樣，不同的地方是測(cè)試項(xiàng)的選擇，需要選擇FullSpeed，其測(cè)

17、試項(xiàng)還是選擇SelectAll。3)USBLowSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試方法LowSpeed的測(cè)試組網(wǎng)方式和FullSpeed測(cè)試組網(wǎng)方式一樣，不一樣的地方是這次用的是LowSpeed從設(shè)備，可以使用鼠標(biāo)等從設(shè)備。測(cè)試時(shí)選擇_owSpeed，測(cè)試項(xiàng)選擇SelectAll。示波器上就應(yīng)該能抓到所需要的測(cè)試波形，如圖15所示。HI&陛日列1的泗&口1町西Help卜即iEfaHQQuaEcyDunifiyTtil=2如VIBMW1口tftJIDI圖15LowSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試波形與FullSpeed測(cè)試方法不同的是，測(cè)試LowSpeed時(shí)需要使用Cross，具體的設(shè)置在File菜單中，選搟refe

18、rences，會(huì)彈出一個(gè)設(shè)置窗口，在此窗口中需要將圖中所示的選項(xiàng)選中，選擇后就可以用Cross來(lái)指示有效的LowSpeed信號(hào)，具體的設(shè)置方法如圖16所示。碌口AH廠匚FileMeasuremertsResullsUtihlisHetRecallDefaLitFailTimeevkeISP-ansdNJlnerParedJKJlnerCnnscctijHrgtiSpeedStpeilQual4vChtck族血層DesrqstK-nOumiwDhMmRecalls紹論世iTCTM尺日匚的吋:三哥mzlMljlmlz9EjltIAlowusercorTgurstiunnftElnttsKuMndl

19、*1!-HEpacketinggerHnidzir：1DSLSB2PndGfnoesLSandFEdffn-KE-iWlhL仔田祈minlflcstannbyu注rusingojtscteWSMUH4A1-HMDIEBQmew1I亠沖1tqiMEJlebteastrenmsMteasurmtritt:夂Itat圖16LowSpeed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試設(shè)置方法2)Droop測(cè)試這里的Droop測(cè)試就和電源中的USB插拔沖擊電流和Drop測(cè)試內(nèi)容是一致的,但是我們通常通過(guò)直接插拔U盤(pán)來(lái)測(cè)試VBUS上的電壓跌落情況，其實(shí)這種測(cè)試方法是不正確的，因?yàn)楦鶕?jù)的標(biāo)準(zhǔn)定義是當(dāng)端口上有100mA的負(fù)載變化時(shí)，VBUS

20、上的電壓跌落要求小于330mV，這里為什么需要關(guān)注VBUS的電壓跌落，主要擔(dān)心USB端口負(fù)載的變化影響VBUS電源上其他器件和USB端口的正常工作。測(cè)試組網(wǎng)如下圖所示，需要將測(cè)試夾具連接到被測(cè)端口，用USB端口給夾具供電。需要使用2個(gè)探頭來(lái)來(lái)進(jìn)行測(cè)試，一個(gè)探頭用于Triger,點(diǎn)在負(fù)載端口上的VBUS信號(hào)上，另一個(gè)探頭點(diǎn)在總線的VBUS信號(hào)線上。測(cè)試組網(wǎng)如圖17所示。圖17Droop測(cè)試組網(wǎng)示意圖具體的示波器設(shè)置，選擇Analyze菜單TsetPackageMeasurements,選擇HighSpeed菜單中Droop測(cè)試項(xiàng)。測(cè)試時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用進(jìn)行Config設(shè)置，如圖18所示。1)

21、需要選擇Port，對(duì)應(yīng)測(cè)試夾具上實(shí)際使用的Port；2)Hub菜單選擇，一般我們測(cè)試的都是Host,所以選擇BusPowered；3)SelectSource選擇，需要選擇Live/Ref,其中的VBus需要對(duì)應(yīng)上實(shí)際使用的探頭對(duì)應(yīng)的通道，Trigger選擇點(diǎn)在被測(cè)端口的通道上。設(shè)置完后，按下RUN,此時(shí)需要將測(cè)試夾具上的選擇開(kāi)關(guān)從無(wú)負(fù)載撥到有負(fù)載的情況，以便能讓示波器抓到電壓Droop信號(hào)圖18Droop測(cè)試時(shí)示波器設(shè)置測(cè)試到的波形如圖19所示，最后軟件會(huì)測(cè)試到實(shí)際的電壓Droop。圖19Droop測(cè)試波形3)Chirp測(cè)試USB全速外設(shè)備和低速外設(shè)是通過(guò)在D+或D-數(shù)據(jù)線上上拉的電阻予以區(qū)

22、別，D+上拉為全速外設(shè)，D-上拉為低速外設(shè)。高速外設(shè)的識(shí)別則比較復(fù)雜，需要通過(guò)主機(jī)與高速外設(shè)握手才能識(shí)別。本篇對(duì)高速USB握手進(jìn)行說(shuō)明。高速外設(shè)最初以全速外設(shè)的形式出現(xiàn)，即：高速外設(shè)在插入U(xiǎn)SBHUB/HOST時(shí)D+數(shù)據(jù)線上拉的電阻；高速握手成功之后，外設(shè)與主機(jī)進(jìn)入高速模式。如果握手不成功，則返回全速模式；在高速握手過(guò)程中，USBHUB/HOST要判定與其相連的外設(shè)是否支持高速模式，外設(shè)也要判定USBHUB/HOST是否支持高速模式。下面將具體說(shuō)明高速設(shè)備的握手過(guò)程，其整個(gè)過(guò)程如圖20所示。StrtofHubCHIRPEndotEndof|1SOFrrr111rriinnrr111irriri

23、1IllijDeviceCHIRPSEOHubCHIRFSEOHSrdlepSOFnnrrrTmrrri11rrir11irirrrl1991111111IIJLJWLTLTLnjLnrttrt3.0-3.125msI1.0msu7.0StartofResetDeviceDeviceDeviceg5testsforCHIRPintoFSSEODtviceEntersHS*5Q0U$AfterDetectingHubCHIRP圖20USBHOST與Device整個(gè)握手過(guò)程USBHUB/HOST檢測(cè)到插入的外設(shè)為全速外設(shè)，即：D+數(shù)據(jù)線被上拉；USBHUB/HOST檢測(cè)到插入的外設(shè)為全速外設(shè)后，復(fù)

24、位總線。即：向總線發(fā)送SEO。此SE0的持續(xù)時(shí)間不得小于微秒。本例的SEO持續(xù)時(shí)間為微秒；3）高速外設(shè)檢測(cè)到總線上SE0的持續(xù)時(shí)間不小于微秒后，向總線發(fā)送ChirpK信號(hào)。此ChirpK信號(hào)的持續(xù)時(shí)間不小于1毫秒且不大于7毫秒。本例的ChirpK信號(hào)持續(xù)時(shí)間為2毫秒；4）高速外設(shè)發(fā)送ChirpK信號(hào)結(jié)束后，總線回復(fù)到SE0狀態(tài)。如果USBHUB/HOST支持高速模式，則必須在ChirpK信號(hào)結(jié)束后100微秒內(nèi)做出響應(yīng)。本例中USBHUB/HOST在ChirpK信號(hào)結(jié)束后微秒時(shí)做出了響應(yīng)；5）HUB/HOST在ChirpK信號(hào)結(jié)束后100微秒內(nèi)做出了響應(yīng)，向總線發(fā)送連續(xù)的ChirpK/J對(duì)，每個(gè)ChirpK信號(hào)或ChirpJ信號(hào)的寬度不小于40微秒且不大于60微秒（本例為50-60微秒之間），每2個(gè)相鄰的ChirpK和ChirpJ信號(hào)之間的間隔不應(yīng)大于微秒。6）高速外設(shè)在檢測(cè)到連續(xù)的最少3對(duì)ChirpK/J對(duì)后，在500微秒內(nèi)必須斷開(kāi)D+上的上拉電阻，并連接D+和D-上對(duì)地的高速端接電阻，完成高速握手，進(jìn)入高速傳輸模式。在USB標(biāo)準(zhǔn)組織中，對(duì)EL_33,EL_34,EL_35這三個(gè)參數(shù)有要求,EL_33是指ChirpResponseTime，指高速Device做出ChirpK信號(hào)響應(yīng)結(jié)束后，到HOST做出響應(yīng)的時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)要求小于100us；EL_34是指Chirp-K&JDurat