USB接口指標(biāo)測(cè)試指導(dǎo)書地參考學(xué)習(xí)分享

1、實(shí)用文案USB1 口指標(biāo)測(cè)試指導(dǎo)書1、US卷口指標(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 USB2.0的接口，而且我們產(chǎn)品都是作為HOS端，USB2.0一共提供3種速率，如下表。數(shù)據(jù)速率上升時(shí)間Low Speed1.5Mbps75300nsFullSpeed12Mbps420nsHighSpeed480Mbps>500ps當(dāng)我們的設(shè)備是作為 HOS瑞是，數(shù)據(jù)方向是Down Stream,其關(guān)注的指標(biāo)有：1、信號(hào)質(zhì)量1)眼圖測(cè)試(Eye-Diagram testing)2)信號(hào)速率(Signal Rate)3) 包結(jié)尾寬度(End of Packet Width)4) JK抖動(dòng)(

2、JK jitter)5) KJ 抖動(dòng)(KJ jitter)6)連續(xù)抖動(dòng)(Consecutive jitter)7) 單調(diào)性測(cè)試(Monotonic test (for HS)8) 上升與下降時(shí)間(Rise and Fall times)2、Droop(電壓跌落)3、Chirp (Shake Hands)2、US援口指標(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HOS端，在這里只介紹HOS端的接口指標(biāo)測(cè)試方法。1) USB High Speed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。Tektionix Oscilloscope with

3、Application running(itcomeaori 接、HM'-年寸inOOQOHOSTSQ* */*?HOST TDR(F6248)Differential ProbtTest Fiie圖1 High Speed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試連接示意圖b) DUTt電，啟動(dòng)USBW式包，發(fā)送測(cè)試命令，使 US端口能夠發(fā)送出測(cè)試碼流,具體的碼流波形如圖 2所示。Xvk. iOyn" ci mMyF-i-noatDis.umFJI! T tfH*EOF 嘀6iBfflw Dbw.Ki所l*hifk匚油iiar4力nnFrkAfUni m«n<E- IJJF* ind y

4、ra圖2 High Speed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試波形c) 運(yùn)行示波器上的USBB式軟件，在Analyze菜單中選擇USB2.0 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High Speed,選擇測(cè)試項(xiàng)，在這里可以點(diǎn)擊Select All ,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)是用來(lái)初始化 Monotonic Property，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。文案大全圖3 TEK USB測(cè)試軟件圖4 High Speed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試初始化界面d）

5、選擇眼圖的模板。在 USB2.0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。Figure 7-1L McaMirement圖5 USB2.0標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試模型Tcrnphtv 1; I ran辱mil wavefoTB用uireinen伸 for hub measijred at TP2. wnd for device withojt a captive cable mcMsiirrLl at TPJTfmplutv 2: Iraiismii wvelunn requirements tbr

6、device (wlUi j eapiive cable measured at TP二T<mphU J; RckftiYLi sensiti vitj rcquiTvnitnb fur de1with j cuptivc <abk whn signal i> upplicd 皿 TP2 l>inphtr 4: Recrivrt stnsiiiviL) requireineiil lt>r de ice wiihujl j iptive uablr when siviiil is applied mJ PJ, and for hub when signal is

7、applied at IP2TeiiipLiCe 5 diid 6 aic icciMiiEiK'CKLed &uidi:liim tin dt>iincis:Temphte 5; Transmil wivefbirn requircin占ii+ for hub irancdver miircd a 丁PL and fi?r de%ice irunsccivtrii心節(jié)urcJ ill TP4Tfmpktfe 6: Receiver eTTii;i'.'ity requirements tor device tnnseivcir when signal i

8、s app ied at TR4, and fbr hub transceiver at when signal is applied ar TP1圖6 USB2.0標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)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HOS端，數(shù)據(jù)流向是Down Stream,測(cè)試點(diǎn)可以選擇 TP環(huán)口TP3,如果設(shè)備對(duì)外宣傳是標(biāo)準(zhǔn)的USB2.0接口，就說(shuō)明我們?cè)O(shè)備的US端口上是可以再加 US電長(zhǎng)線白1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 Template 1,其對(duì)應(yīng)在示波器上九應(yīng)該選擇Down Stream+Near End,對(duì)應(yīng)示波器的選擇如下圖所

9、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 USB2.0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 Template 2,其對(duì)應(yīng)在示波器 上應(yīng)該選擇 Down Stream+Far End 。其Template 1和Template 2兩個(gè)模板對(duì)應(yīng)的大小和參數(shù) 如圖7和圖8所示。總結(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TP2Template 1Down Stream+Near EndTP3Template 2Down Stream+Far EndleplHJHr 1F'lgjn 露13ihf irwKnx WHvdiww

10、th hnh 面0w崔id ui 1TL niiJ (ih- / iIevilt i«-iiIhhji awfwiw Zhle* mwu咋壯 ai TP ；Voltage Ln«l (D* > D'JT|m« (% gf Unil llntarval)府 EV Igming . ITS mV n oJI slhorEMALvt. 2425-frV mUI gg!E n "nM即 -47S in afl dUwiMMPfflM 1&V力* UHPO4M20¥呢5% aPlMnl3300砒a7 nmPiMHI 4MeYAZ.S

11、UUIP&irrlS-3MifWV37.&*UIFUMt圖7 USB2.0標(biāo)準(zhǔn)Templatel模板的要求,皿;1Voltage Level (0+ D-)Hhw(% cf U>i|t InltnrAOLb*bI 1mV r Ul fclkjng o Wan對(duì)ion.476 H1V 力 Sil OSMJftNf昌1ml 2525 mV in LN Following 心 gn&Uon476 In all oOiBrsMi1*PWM 1QU12 5 UIPon12ovBTJ% UIP.M 3m eV5Ponl 4t75 mV骼啜MP.M 5-175mVmPcpn-1

12、 C-175 mV圖8 USB2.0標(biāo)準(zhǔn)Template2模板的要求圖9 High Speed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Hub級(jí)聯(lián)，我們選擇Tier6 ,具體的解釋可以參考 USB2.0協(xié)議中4.1.1 o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。生 jiui 時(shí)Um*號(hào)K - HbfH 并>*diri - >|i 1& Fil? Me血附nned& Resuts LM睡弓 HelpE&，曲時(shí)噴s+ i ar gu*1 口ju 代 FftWf

13、i F 觸SM.u惜 G0 %X ffeaJErrefliijanfl Pn?&B PUNlMfi圖10 High Speed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RUNf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 Report Generator ,如圖11所示。輸 Fileerr-i?sjlt=- LLHIIs Hip1 Tinii=" v FepiKt Generatciir口印sk白附Report GeneratorTSV Fils iriHr.aiCirNG。%0 -eiloniDn：

14、 SzecTi：C V1 EkAppl Latcns'idsuisbTMiaiiri日伙*TO5USB2 Ruj-FE-St SpEEtflCReport file tn aim e:陽(yáng)ieci tne R / w： r nki nd Pr&siiE ZCI-tEKhtrr(3/ri，r營(yíng)/安昨帆.彳1UI-tTldlLTick圖11生成High Speed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,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。based Qn U&B01F / "al if LI nit 苗Mfrs

15、mcmcinl NaiiicMdxrmLMitMeanp*i pkSt由ndm d DcH洞 ionRM5PopukHimSU 3Eye Dl&cr Bm Test-口5ign& RM電4&&.7341Mb|sa479.W77MbpidCJCWH4算G5 Mgs5Q9Efe冒” r 口 n)EOP Width-1%瑞EOP評(píng)i求h 1國(guó)出-,1j 口盧F&l 網(wǎng) Edg 電 Rm眠0的59廿。西1 MO為典V"店 93© 10M V/LIS 17Q.7920 M陋« 3 jQ05 W£107啪叫 Edge Rjff

16、te?.8400 V/ift1 JO冷94水肋5 953,9355 W訪 1M.I072 Vg41,27582 V/usIOSiMdi 1 i ana nfnma： i nn :Conseaatle Jitter rarie日： 陽(yáng)，也口目 1。1* &7口£ RS£ jlttt-r 9.544jsU Paired Jitter:-1隊(duì)司曲總 no 31goM RIS JlnerJK MM Jitter runecr ; T1 禽犧 e 海降r WS Jltttr 2.鼻TTp?1-1 ge 劭弓褥 力七s Cf.jjuivaJECit Ri se Tine =問(wèn)&

17、amp; 帖 口。IsLLug E儂 Ra（F-,if4, 1064 V/uefall Tl&e -趾f 25 jeJ圖12 High Speed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試報(bào)告的具體內(nèi)容2） USB Full Speed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試方法和High Speed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)試組網(wǎng)如圖13所示。有幾個(gè)需要注意的地方是 US詼具需要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 Host Full Speed言號(hào)質(zhì)量時(shí)，需要一個(gè)Full Speed的從設(shè)備，該供設(shè)備需要是US脅會(huì)認(rèn)證的設(shè)備。在這里不在用差分探頭了，需要用兩

18、個(gè)單端探頭，注意 D+, D-的對(duì)應(yīng)連接的示波器通道。圖13 Full Speed 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14 Full Speed 信號(hào)質(zhì)量測(cè)試波形Full示波器其他的測(cè)試和High Speed一樣，不同的地方是測(cè)試項(xiàng)的選擇，需要選擇Speed,其測(cè)試項(xiàng)還是選擇 Select All3） USB Low Speed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試方法Low Speed的測(cè)試組網(wǎng)方式和Full Speed測(cè)試組網(wǎng)方式一樣，不一樣的地方是這次用的是Low Speed從設(shè)備，可以使用鼠標(biāo)等從設(shè)備。測(cè)試時(shí)選擇Low Speed,測(cè)

19、試項(xiàng)選擇Select All 。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。圖15 Low Speed信號(hào)質(zhì)量測(cè)試波形與Full Speed測(cè)試方法不同的是，測(cè)試 Low Speed時(shí)需要使用Cross,具體的設(shè)置在File菜單中，選擇Preferences ,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Low Speed言號(hào)，具體的設(shè)置方法如圖16所示。z：- File yeisurerni&rts Resuta 逮 ib日& HpRecall Cefadttri國(guó)麗S*gp-| Qu呻 Ch.工匕Pared MJ的C

20、onEJtTEJ哂rre amiDtVlcilinrrii：.克iRise TimeFan TimeS««1 MCfrif ijTrrBraopAdvuncELS and FS device wiUi USB2.0 制切Alow Lraer EM”曲E of i)«t ihita.yHrtfflc-aHKn uyier whg cursorHeiejorr/ I .«¥£l«vlcft IDSignal Quilrty ChickDtvkt D4firiptkihDunmDeMWlnru，h門enmPrompt：itr th

21、e Droopcb$1 readoutajlng Report Gener-ation.MDdFy' HE p內(nèi)匚kel Irggrr HgldvltCancelPaired JKDiagramPairE op wonAhe Time幫1 MPared KJ JEcrRecalL圖16 Low Speed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由拔沖擊電流和 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盤來(lái)測(cè)試VBUS±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)USB2.0的標(biāo)準(zhǔn)定義是當(dāng)端口上有 100mA的負(fù)載變

22、化時(shí)，VBUS 上的電壓跌落要求小于 330mV這里為什么需要關(guān)注 VBUS勺電壓跌落，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 US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言號(hào)線上。測(cè)試組網(wǎng)如圖 17所示。圖17 Droop測(cè)試組網(wǎng)示意圖具體的示波器設(shè)置，選擇 Analyze 菜單>USB2.0 Tset Package>Measurements ,選擇High Speed菜單中Droop測(cè)試

23、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)需要選擇Port ,對(duì)應(yīng)測(cè)試夾具上實(shí)際使用的Port ; 2) Hu昧單選擇，一般我們測(cè)試的都是Host,所以選擇Bus Powered; 3) Select Source 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18 Droop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Droopo圖19 D

24、roop測(cè)試波形(3) Chirp 測(cè)試USB1: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1.5K的電阻予以區(qū)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 USB1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/HOSTD掇據(jù)線上拉1.5K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)

25、過(guò) 程如圖20所示。Start ofStart ofEnd of Ehd of11nJLTLrLnjTnLpSOFSEDDevice CHIRP SEO Hub CHIRP SEO HSkdlpSOFIIILnRruinnTun10-3 125 ms* U msv 7.0 ms8tvt ofRwatDevicsDevice Devicegoes twts for CHIRPintoFS SEODevice Enters*5叩 Us Aftei Detecting Hub CHIRP圖20 USB HOST與Device整個(gè)握手過(guò)程1) USB HUB/HOST測(cè)到插入的外設(shè)為全速外設(shè)，即：D掇

26、據(jù)線被上拉；2) USB HUB/HOST測(cè)到插入的外設(shè)為全速外設(shè)后，復(fù)位總線。即：向總線發(fā)送 SE0此SE0的持續(xù)時(shí)間不得小于 2.5微秒。本例的SE0寺續(xù)時(shí)間為3.63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2.5微秒后，向總線發(fā)送Chirp K信號(hào)。 此Chirp K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Chirp K信號(hào)持續(xù)時(shí) 間為2毫秒；4) 高速外設(shè)發(fā)送Chirp K信號(hào)結(jié)束后，總線回復(fù)到SE0犬態(tài)。如果USB HUB/HOST持高 速模式，則必須在 Chirp K信號(hào)結(jié)束后100微秒內(nèi)做出響應(yīng)。本例中 USB HUB/HOST 在Chirp K信號(hào)結(jié)束后

27、58.23微秒時(shí)做出了響應(yīng)；5) HUB/HOSTChirp K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Chirp K/J對(duì)，每個(gè)Chirp K信號(hào)或Chirp J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Chirp K和Chirp J信號(hào)之間的間隔不應(yīng)大于 2.5 微秒。6) 高速外設(shè)在檢測(cè)到連續(xù)的最少3對(duì)Chirp K/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US刖準(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ChirpResponse Time ,指高速 Device做出Chirp K 信號(hào)響應(yīng)結(jié)束后，至UHOST故出響應(yīng)的時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)要求小于 100us;EL_34是指 Chirp-K&J Duration，指 HOSTF口 Device 連續(xù)發(fā)送每個(gè) Chirp K信號(hào)或Chirp J信號(hào)的寬度，標(biāo)準(zhǔn)要求在40us和60us之間；EL