通信類終端的嵌入式USB2.0主機(jī)的測(cè)試分析

3 問題分析解決

在和客戶方面的資深工程師分析和討論之后，我們有了一個(gè)非常巧妙的解決方案，當(dāng)然還需要實(shí)際的測(cè)試來驗(yàn)證。USB專業(yè)測(cè)試人員都知道，USB IF針對(duì)USB一致性測(cè)試提供了一個(gè)專用測(cè)試工具 (USB-IF HS Electrical TEST Tool)以方便開發(fā)者進(jìn)行相關(guān)的USB測(cè)試。但這個(gè)工具只能運(yùn)行在PC主機(jī)上，而我們的嵌入式系統(tǒng)其實(shí)也是通過相應(yīng)的底層命令來實(shí)現(xiàn)這個(gè)工具相關(guān)的測(cè)試功能。從測(cè)試拓?fù)鋪砜?，我們目前的問題主要在于嵌入式控制主機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)USB Hub的控制和測(cè)試模式設(shè)定。從控制系統(tǒng)的角度來說，不管是嵌入式控制主機(jī)還是PC主機(jī)都實(shí)現(xiàn)的是USB主機(jī)控制器的作用，也就是說我們可以使用PC主機(jī)替代嵌入式控制主機(jī)，在一臺(tái)裝有USB-IF HS Electrical TEST Tool的PC上對(duì)產(chǎn)品板級(jí)USB Hub進(jìn)行Down Stream Facing Port的TEST Packet測(cè)試了。當(dāng)然，我們首先要斷開嵌入式控制主機(jī)與USB Hub之間的Up Stream Facing Port并飛線與PC主機(jī)的USB接口連接。因?yàn)闇y(cè)試單扳本身提供5V供電，所以我們只需要飛出D+/D-/GND三線即可。完成后的圖示如下：

USB Hub Up Stream Port飛線圖

我們使用了一臺(tái)裝有USB-IF HS Electrical TEST Tool的ThinkPad R51作為控制平臺(tái)，在按照上面的圖示進(jìn)行測(cè)試連接并將產(chǎn)品上電之后我們?cè)跍y(cè)試工具中選擇了Hub類測(cè)試并發(fā)現(xiàn)了板級(jí)的USB Hub。我們已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了之前關(guān)于控制系統(tǒng)的設(shè)想，圖示如下：

控制工具設(shè)置界面
　在圖示中的Port Control欄中選擇TEST Packet命令，在相應(yīng)的Port欄中選擇我們需要測(cè)試的端口如1，示波器上出現(xiàn)了我們期待已久的信號(hào)波形(如下)。按照Lecroy示波器USB2.0測(cè)試軟件中的Step by Step，示波器很快就完成了測(cè)試并輸出了分析報(bào)告。有專業(yè)的分析工具就是不一樣，我們根據(jù)測(cè)試報(bào)告中的關(guān)鍵測(cè)試數(shù)據(jù)，優(yōu)化了我們的電路設(shè)計(jì)使得主機(jī)接口的信號(hào)更加理想(圖示如下，本文中不對(duì)分析內(nèi)容進(jìn)行展開)。

優(yōu)化調(diào)整后的USB-主機(jī)眼圖

三 測(cè)試總結(jié)

此次嵌入式USB2.0主機(jī)接口眼圖的測(cè)試到此算是順利完成了，重新回顧一下我們的測(cè)試過程，感觸頗深。可以說因?yàn)槭堑谝淮芜M(jìn)行USB高速主機(jī)接口的測(cè)試，前期的準(zhǔn)備工作并不是很充分。但正是有這些突如其來的問題，讓我們可以更加深入的理解和分析USB技術(shù)的原理和測(cè)試方法，有很多的收獲和經(jīng)驗(yàn)和大家一起分享：

仔細(xì)和深入的解讀產(chǎn)品的規(guī)范是我們順利進(jìn)行測(cè)試的基礎(chǔ)和依據(jù)，例如此次的USB2.0 SPEC。所有的設(shè)計(jì)和測(cè)試都是依據(jù)規(guī)范展開的，只有解讀了規(guī)范，才能保證理解USB2.0的內(nèi)部架構(gòu)和狀態(tài)控制機(jī)，才能保證測(cè)試的順利進(jìn)行。

真正理解控制系統(tǒng)，此次測(cè)試的關(guān)鍵在于工程師首先理解的USB2.0 SPEC的同時(shí)大膽進(jìn)行了控制主機(jī)的假定替代。用歸一化的方法來審視我們的控制系統(tǒng)以及層次化系統(tǒng)功能層面是我們進(jìn)行測(cè)試設(shè)計(jì)創(chuàng)新的保證。

一套真正專業(yè)實(shí)用的分析設(shè)備和工具非常關(guān)鍵，此次使用的美國(guó)力科(Lecory)的數(shù)字示波器和USB2.0分析軟件對(duì)于我們高效的分析信號(hào)和準(zhǔn)確的定位問題非常關(guān)鍵。有了專業(yè)儀器廠商的支持才能確保產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)度和質(zhì)量。

當(dāng)然，USB主機(jī)信號(hào)質(zhì)量的測(cè)試不僅僅是眼圖部分，USB IF關(guān)于USB2.0一致性測(cè)試規(guī)范還有很多的測(cè)試項(xiàng)目需要完成。而且對(duì)于嵌入式USB測(cè)試而言，會(huì)面臨更多的挑戰(zhàn)，希望本文可以給到從事嵌入式USB開發(fā)測(cè)試的工程師一些思路和借鑒。