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應(yīng)用解決方案

USB

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USB 2.0電氣一致性測試

USB 2.0電氣一致性測試

在USB 2.0 電氣一致性測試中，在通用情況、傳輸、接收、數(shù)據(jù)包參數(shù)、速度識(shí)別、暫停/恢復(fù)狀態(tài)、高速中繼器、主機(jī)等方面作了要求。為了保證測試的準(zhǔn)確性，USB-IF 要求當(dāng)使用另外的USB線纜時(shí)必須選用合規(guī)線纜。
USB在傳輸過程中，主要使用D+、D-兩根線作為數(shù)據(jù)傳輸線，采用差分傳輸方式保證信號(hào)的完整性。編碼方式是NRZI（ No Return Zero-Inverse，非歸零反相編碼）。
測試方面主要參考Universal Serial Bus Specification 和 USB 2.0 Electrical Compliance Test Specification 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，以及相應(yīng)的ECN文件增刪。
詳細(xì)文件可訪問 compliance.usb.org 獲得

全速信號(hào)完整性測試

1、針對(duì)全速設(shè)備的上行數(shù)據(jù)流需要在遠(yuǎn)端測試，并根據(jù)接口的電氣類型使用不同長度的合規(guī)線纜。這是因?yàn)?、在傳輸一定距離之后會(huì)被串聯(lián)電阻導(dǎo)致電壓下降而無法區(qū)分信號(hào)電平。
      標(biāo)準(zhǔn) type B 接口 —— 5m長線纜
      mini B接口 —— 4.5m長線纜
      micro B 接口 —— 2m 長線纜
      type C 接口 —— 4m 長線纜
      不可拆卸線纜 —— 使用該線纜即可
2、針對(duì)全速設(shè)備的下行數(shù)據(jù)流同樣需要遠(yuǎn)端測試，對(duì)A口采用5m線纜，C口采用4m線纜
3、低速設(shè)備一般應(yīng)具有不可拆卸線纜，直接測試該設(shè)備即可
4、現(xiàn)在不需要對(duì)多級(jí) USB HUB 之后的特性進(jìn)行測試
5、高速設(shè)備需要通過一個(gè)全速 HUB 降速至全速來進(jìn)行測試
6、電氣一致性測試過程中對(duì)數(shù)據(jù)包類型沒有限制，可采集繪制眼圖即可
7、測試過程使用有源差分探頭配合夾具使用即可


下行數(shù)據(jù)測試



全速信號(hào)逆電壓測試

自帶供電的全速設(shè)備插入后，不得對(duì)主機(jī)進(jìn)行反向供電以避免對(duì)主機(jī)發(fā)生影響，容易使主機(jī)無法啟動(dòng)、損壞端口、無法傳輸數(shù)據(jù)等。
測試過程中，若VBUS上沒有3.3V電壓，則測試時(shí)D+上面不允許有電壓。
由于是DC測試，使用夾具以及萬用表或者示波器測試即可。

全速信號(hào)浪涌測試

設(shè)備在插入主機(jī)時(shí)，負(fù)載不應(yīng)該過大（＜50μC），否則會(huì)造成其他端口斷連或者觸發(fā)過流保護(hù)。
該測試需要在最差環(huán)境下進(jìn)行測試，即使是有外部供電的設(shè)備也需要在無外部供電情況下進(jìn)行測試。而type-C雙角色端口設(shè)備（如手機(jī)和筆記本）需要在sink 模式下面開始進(jìn)行測試。
HUB的浪涌電壓的測試大小必須小于330mV（10%電壓）。這個(gè)問題必須通過限制涌流和在每個(gè)集線器中提供足夠的電容來防止提供給其他端口的電力超出公差來解決。       
測試需要使用夾具獨(dú)立引出VBUS供電線路，并使用示波器配合電流探頭對(duì)浪涌電流情況進(jìn)行測試。連接之后，通過按動(dòng)夾具上的放電按鈕對(duì)設(shè)備進(jìn)行放電，進(jìn)行電流放電測試；示波器將會(huì)采集到相應(yīng)的電流數(shù)據(jù)。

高速設(shè)備測試

請(qǐng)注意區(qū)分USB 2.0高速（480Mbits）和全速設(shè)備（12Mbits）之間差別。高速設(shè)備向下兼容全速設(shè)備。這些測試測量了發(fā)射機(jī)執(zhí)行有效的高速信號(hào)的能力。在上游和下游端口上測量高速信號(hào)質(zhì)量。

J/K/SE0_NAK測試

該項(xiàng)測試使用HESTT強(qiáng)制設(shè)備進(jìn)入TEST_J、TEST_K以及SE0_NAK模式后，對(duì)D+、D-上電壓進(jìn)行測量。
該項(xiàng)測試用于確保數(shù)據(jù)線不傳輸時(shí)電平的穩(wěn)定，對(duì)于所有類型的端口都需要進(jìn)行測試。
測試結(jié)果需要符合以下結(jié)果：



高速眼圖測試

高速眼圖測試是USB2.0高速部分中最重要的測試，可以展示絕大部分的信號(hào)完整性，對(duì)抖動(dòng)、上升速度等等都可以進(jìn)行判斷。因此這種測試需要多進(jìn)行幾次，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。眼圖測試結(jié)果必須通過。
對(duì)于typeC的設(shè)備，正插和反插都需要進(jìn)行測試

測試設(shè)備要求

高速測試測量了發(fā)射機(jī)執(zhí)行有效的高速信號(hào)的能力。在上游和下游端口上測量高速信號(hào)質(zhì)量。使用最小帶寬為2.5GHz的50Ω輸入。通過高質(zhì)量的SMA電纜（≤50cm）連接到夾具（不再使用有源差分探頭）。使用USB_IF工具USBET分析信號(hào)質(zhì)量。

Chirp測試

Chirp測試是針對(duì)主機(jī)和設(shè)備之間進(jìn)行高速協(xié)商過程中的測試，用于識(shí)別高速設(shè)備。
當(dāng)協(xié)商不成功，設(shè)備將會(huì)返回全速狀態(tài)（12Mbits）。
該項(xiàng)測試是對(duì)USB控制器極強(qiáng)的考驗(yàn)，應(yīng)該通過測試。
測試時(shí)，參考USB 2.0 Electrical Compliance Test Specification對(duì)測試波形的描述。


休眠和喚醒

休眠和喚醒測試主要針對(duì)設(shè)備、HUB 和 windows主機(jī)，使用HSET軟件進(jìn)入測試模式。
而嵌入式設(shè)備通常不予考慮，假如支持喚醒，則用PIDVID軟件進(jìn)入測試模式。
對(duì)于設(shè)備，在空閑狀態(tài)(3ms無數(shù)據(jù)包)，需在125μs內(nèi)進(jìn)入掛起狀態(tài)，保存地址并回到全速狀態(tài)。
測試時(shí)，使用示波器監(jiān)控喚醒過程中的總線波形。
同樣地，該項(xiàng)測試對(duì)USB控制器是極強(qiáng)的考驗(yàn)，應(yīng)該通過測試。


高速包參數(shù)測試

該項(xiàng)測試主要觀察上游和下游信令的幾個(gè)重要的數(shù)據(jù)包特性：包括以下內(nèi)容：

主機(jī)測試時(shí)，使用HSET進(jìn)入測試模式SINGLE_STEP_SET_FEATURE。之后通過示波器捕獲第三份數(shù)據(jù)包，測量32位的SYNC以及8位EOP等步驟。
對(duì)于HUB，測試結(jié)果會(huì)有不同：可以減少4位的SYNC，以及增加4位的EOP。并且響應(yīng)時(shí)間也會(huì)有更大的延遲。
測試時(shí)，可以使用示波器上的軟件選件進(jìn)行分析，降低人工識(shí)別的煩惱。
該項(xiàng)測試同樣依賴USB控制器，應(yīng)該通過測試

 

接收靈敏度測試

接收靈敏度主要針對(duì)的是接收過程中對(duì)待測設(shè)備對(duì)主機(jī)的靈敏度，包含以下幾個(gè)部分：
測試時(shí)，使用HSET使設(shè)備進(jìn)入測試模式SE0_NAK，之后斷開USB的數(shù)據(jù)線，用任意波形發(fā)生器或者脈沖發(fā)生器生成不同幅度的數(shù)據(jù)包，利用示波器檢查返回信號(hào)是否為NAK。

 

VBUS Drop測試

VBUS Drop測試主要是針對(duì)設(shè)備的用電情況。在現(xiàn)在不少設(shè)備都采用USB供電，但是不少產(chǎn)品不合格，導(dǎo)致電壓下降。
測試是，通過示波器連接至待測端口夾具，利用負(fù)載測試板上電阻提供負(fù)載。根據(jù)不同的設(shè)備類型，選擇不同的負(fù)載電流，并保證在該負(fù)載電流下VBUS不得低于以下值：



VBUS Droop測試

VBUS Droop測試在drop測試的基礎(chǔ)上針對(duì)主機(jī)或者HUB上有多個(gè)下游端口的情況。其中會(huì)在一個(gè)端口上施加一秒開關(guān)一次的動(dòng)態(tài)負(fù)載，觀察動(dòng)態(tài)負(fù)載對(duì)VBUS的影響。Droop效應(yīng)應(yīng)該小于330mV




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