通信類終端的嵌入式USB2.0 主機(jī)的測試分析

　　(1)原來我們采用的方案只支持一個USB 主機(jī)接口，所以在片上只集成一個USB 主機(jī) CONtroller，測試命令也是基于主機(jī)控制器類型的。而我們的板級應(yīng)用是采用了一個USB Hub與主機(jī) Controller中繼來實(shí)現(xiàn)多端口應(yīng)用的擴(kuò)展，根本無法進(jìn)行Hub Down Stream Facing Port的測試。

　　(2)并且原廠的測試是在CFE模式下通過下載運(yùn)行特定的測試程式來進(jìn)行測試，在這個階段，并沒有實(shí)現(xiàn)USB Hub的初始化以及配置字的操作，也就是說USB Hub是不可控的無法進(jìn)入測試模式的設(shè)定。我們的多USB主機(jī)端口的應(yīng)用設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)架構(gòu)中加入了USB Hub進(jìn)行中繼，已經(jīng)超出了原廠設(shè)計(jì)的USB測試狀態(tài)機(jī)控制范疇，導(dǎo)致了無法通過原廠提供的測試命令進(jìn)行測試。再次和原廠技術(shù)支持討論新的測試程式的開發(fā)從時間說來看已經(jīng)不實(shí)際了，客戶非常關(guān)注并要求我們必須盡快給到USB 主機(jī)的測試報告。第一次進(jìn)行嵌入式USB 主機(jī)測試就遇到如此棘手的問題，工程師們一時間束手無策。有沒有另外的方法呢?

　　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，我們有了一個非常巧妙的解決方案，當(dāng)然還需要實(shí)際的測試來驗(yàn)證。USB專業(yè)測試人員都知道，USB IF針對USB一致性測試提供了一個專用測試工具 (USB-IF HS Electrical TEST Tool)以方便開發(fā)者進(jìn)行相關(guān)的USB測試。但這個工具只能運(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)這個工具相關(guān)的測試功能。從測試拓?fù)鋪砜矗覀兡壳暗膯栴}主要在于嵌入式控制主機(jī)無法實(shí)現(xiàn)對USB Hub的控制和測試模式設(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)，在一臺裝有USB-IF HS Electrical TEST Tool的PC上對產(chǎn)品板級USB Hub進(jìn)行Down Stream Facing Port的TEST Packet測試了。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

　　我們使用了一臺裝有USB-IF HS Electrical TEST Tool的ThinkPad R51作為控制平臺，在按照上面的圖示進(jìn)行測試連接并將產(chǎn)品上電之后我們在測試工具中選擇了Hub類測試并發(fā)現(xiàn)了板級的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試的端口如1，示波器上出現(xiàn)了我們期待已久的信號波形(如下)。按照Lecroy示波器USB2.0測試軟件中的Step by Step，示波器很快就完成了測試并輸出了分析報告。有專業(yè)的分析工具就是不一樣，我們根據(jù)測試報告中的關(guān)鍵測試數(shù)據(jù)，優(yōu)化了我們的電路設(shè)計(jì)使得主機(jī)接口的信號更加理想(圖示如下，本文中不對分析內(nèi)容進(jìn)行展開)。

　　優(yōu)化調(diào)整后的USB-主機(jī)眼圖

　　三 測試總結(jié)

　　此次嵌入式USB2.0主機(jī)接口眼圖的測試到此算是順利完成了，重新回顧一下我們的測試過程，感觸頗深?？梢哉f因?yàn)槭堑谝淮芜M(jìn)行USB高速主機(jī)接口的測試，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)，才能保證測試的順利進(jìn)行。

　　真正理解控制系統(tǒng)，此次測試的關(guān)鍵在于工程師首先理解的USB2.0 SPEC的同時大膽進(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，此次使用的美國力科(Lecory)的數(shù)字示波器和USB2.0分析軟件對于我們高效的分析信號和準(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)信號質(zhì)量的測試不僅僅是眼圖部分，USB IF關(guān)于USB2.0一致性測試規(guī)范還有很多的測試項(xiàng)目需要完成。而且對于嵌入式USB測試而言，會面臨更多的挑戰(zhàn)，希望本文可以給到從事嵌入式USB開發(fā)測試的工程師一些思路和借鑒。