DS70000系列數(shù)字示波器在USB2.0一致性分析測(cè)試的應(yīng)用方案

自1995年推出以來(lái)，USB接口技術(shù)以其高速、便捷、可擴(kuò)展等特點(diǎn)，逐漸取代傳統(tǒng)的串口和并口，被廣泛地應(yīng)用在各類外部設(shè)備，受到消費(fèi)者的青睞。為滿足負(fù)責(zé)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、檢測(cè)和驗(yàn)證的工程師對(duì)于快速檢定USB設(shè)備的需求，快速驗(yàn)證USB設(shè)備的合規(guī)性，RIGOL提供了完備的測(cè)試方案，能夠支持實(shí)現(xiàn)USB2.0設(shè)備或主機(jī)信號(hào)質(zhì)量測(cè)試。

本篇小編將以USB設(shè)備端測(cè)試場(chǎng)景為例，為大家講解演示，如何使用DS70000系列數(shù)字示波器與配套測(cè)試夾具，進(jìn)行USB2.0一致性分析測(cè)試。

本期內(nèi)容

視頻示范如何使用DS70000系列數(shù)字示波器進(jìn)行USB2.0一致性分析測(cè)試

案例背景

USB2.0一致性分析

USB(Universal Serial Bus，通用串行總線)是一種新型接口技術(shù)，用于規(guī)范計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接和通信。每個(gè)能夠面向市場(chǎng)的設(shè)備，必須驗(yàn)證其是否符合USB-IF(USB Implementers Forum)協(xié)會(huì)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

USB 2.0 取代并合并了定義低速 (LS) 和全速 (FS) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)?USB 1.1 規(guī)范，并新增了高速 (HS) 數(shù)據(jù)傳輸。USB2.0向下兼容USB1.1和USB1.0，它有三種速率模式，如下表所示：

▲USB2.0信號(hào)速率標(biāo)準(zhǔn)

測(cè)試原理

信號(hào)質(zhì)量測(cè)試

USB2.0的電接口測(cè)試包含了信號(hào)質(zhì)量、浪涌電流及下跌和衰落測(cè)試。本次進(jìn)行的是信號(hào)質(zhì)量測(cè)試。信號(hào)質(zhì)量測(cè)試是一整套基礎(chǔ)電氣功能測(cè)試，是檢驗(yàn)設(shè)備滿足標(biāo)準(zhǔn)、獲得USB認(rèn)證標(biāo)志的關(guān)鍵。USB-IF在USB2.0標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于每個(gè)測(cè)試項(xiàng)的內(nèi)容及合規(guī)范圍都有明確的規(guī)定，信號(hào)質(zhì)量測(cè)試項(xiàng)包括：

同步域測(cè)量(SYNC)

結(jié)束域(EOP)位寬

信號(hào)速率

邊沿單調(diào)性測(cè)試

上升時(shí)間/速率

下降時(shí)間/速率

JK對(duì)抖動(dòng)測(cè)試

KJ對(duì)抖動(dòng)測(cè)試

眼圖測(cè)試

產(chǎn)品支持

USB2.0一致性分析測(cè)試解決方案

USB2.0信號(hào)質(zhì)量測(cè)試用到的主要工具是帶寬在2GHz以上、采樣率為5GSa/s的數(shù)字示波器。同時(shí)在測(cè)試過(guò)程中，還需搭配合規(guī)的探頭、線纜以及測(cè)試夾具。同時(shí)，為降低重復(fù)性工作量，提高測(cè)試效率，配套使用RIGOL USB2.0一致性測(cè)試軟件幫助工程師實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化。

RIGOL DS70000系列實(shí)時(shí)采樣數(shù)字示波器，支持最大5GHz帶寬與20GSa/s采樣率，幫助工程師獲得更高的測(cè)試精度。

RIGOL提供了足夠性能的探頭附件來(lái)完成USB2.0一致性分析測(cè)試，包含高速有源差分探頭(PVA7000、PVA8000系列)，高速單端有源探頭(RP7000S系列)。

USB2.0測(cè)試還需要配合USB-IF協(xié)會(huì)認(rèn)可的USB一致性測(cè)試夾具，RIGOL提供了測(cè)試所需測(cè)試夾具，包含兩大類和四種，分別是用于設(shè)備測(cè)試的夾具(TF-USBD-STP)以及用于主機(jī)測(cè)試的夾具(TF-USBH-STP)，可以支持以有源差分探頭配置或同軸線纜配置的方式，進(jìn)行設(shè)備或主機(jī)信號(hào)質(zhì)量測(cè)試。

▼USB2.0信號(hào)質(zhì)量測(cè)試設(shè)備設(shè)置

▲USB一致性測(cè)試夾具

USB2.0一致性分析測(cè)試軟件支持測(cè)試結(jié)果報(bào)告導(dǎo)出，測(cè)試報(bào)告將包含信號(hào)質(zhì)量分析的各個(gè)測(cè)試項(xiàng)，各個(gè)測(cè)試項(xiàng)對(duì)應(yīng)的合規(guī)指標(biāo)范圍以及實(shí)測(cè)的值，通過(guò)對(duì)比將測(cè)試結(jié)果顯示在最后一列，滿足標(biāo)準(zhǔn)將顯示結(jié)果為Passes，否則會(huì)顯示Failure。

▲DS70000 USB2.0一致性分析測(cè)試結(jié)果報(bào)告

三分鐘教你進(jìn)行

USB2.0一致性分析測(cè)試

視頻演示

測(cè)試步驟

USB2.0一致性分析測(cè)試要幾步?

測(cè)試準(zhǔn)備(有源差分探頭配置方案)

1. 準(zhǔn)備一臺(tái)支持USB2.0一致性分析的數(shù)字示波器：根據(jù)USB-IF協(xié)會(huì)要求，示波器需要有2GHz以上帶寬及5GS/s以上采樣率，本次使用DS70504數(shù)字示波器進(jìn)行演示;

2. 準(zhǔn)備一臺(tái)帶有USB2.0接口的電腦：需裝有USB協(xié)會(huì)高速電氣測(cè)試工具包軟件(XHCI-HSETT);

3. 準(zhǔn)備USB2.0測(cè)試夾具，本次使用RIGOL USB2.0一致性測(cè)試夾具(TF-USBD-STP)進(jìn)行演示;

4. 準(zhǔn)備待測(cè)高速USB設(shè)備，本次使用接口為USB2.0的U盤進(jìn)行演示;

5. 準(zhǔn)備PVA8700高速有源差分探頭;

6. USB-A公頭轉(zhuǎn)USB-B公頭電纜兩根。

連接夾具

1. 保證夾具Test開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，短接夾具短接端;

2. 將一根USB-A公頭轉(zhuǎn)USB-B公頭電纜線連接電腦的USB2.0接口與測(cè)試夾具的輸入端;

3. 將另一根USB-A公頭轉(zhuǎn)USB-B公頭電纜線連接供電設(shè)備與測(cè)試夾具的電源端(供電需為5V);

4. 將待測(cè)的高速USB設(shè)備插入測(cè)試夾具的設(shè)備端;

5. 用PVA8700差分探頭連接測(cè)試夾具的差分探頭連接端。

▲USB2.0一致性分析測(cè)試夾具

主機(jī)設(shè)置

1. 打開(kāi)電腦的設(shè)備管理器，找到通用串行總線控制器，右擊“USB 可拓展主機(jī)控制器”，選擇“更新驅(qū)動(dòng)程序”;

2. 在更新驅(qū)動(dòng)程序?qū)υ捒蛑羞x擇“瀏覽我的電腦以查找驅(qū)動(dòng)程序”，再選擇“讓我從計(jì)算機(jī)上的可用驅(qū)動(dòng)程序列表中選取”，在彈出列表中選擇“xHCI Compliance Test Host Controller”即可完成驅(qū)動(dòng)程序的切換;

3. 打開(kāi)“XHCI HSETT”軟件，選擇正確的控制器，選擇設(shè)備作為高速測(cè)試對(duì)象后點(diǎn)擊“Test”開(kāi)始測(cè)試;

4. 在“Select Device”中選擇USB測(cè)試夾具連接的通道，在“Device Command”中選擇“TEST_PACKET”。選擇完成后點(diǎn)擊EXECUTE，當(dāng)Status Window提示Operation Successful時(shí)，即表示成功開(kāi)始傳輸所選信號(hào);

▲XHCI HSETT軟件設(shè)置界面

5. 打開(kāi)夾具的Test開(kāi)關(guān)，此時(shí)夾具的兩個(gè)信號(hào)燈都亮起，信號(hào)即開(kāi)始傳輸，可通過(guò)示波器獲取信號(hào)進(jìn)行一致性分析。

進(jìn)行實(shí)測(cè)

1. 主機(jī)開(kāi)始向USB高速設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包后，調(diào)節(jié)示波器的觸發(fā)、時(shí)基和垂直檔位以便于觀察波形;

2. 點(diǎn)擊導(dǎo)航菜單中的USB2.0，打開(kāi)USB2.0一致性分析界面，在待測(cè)設(shè)備菜單中選擇被測(cè)設(shè)備為設(shè)備，信號(hào)類型為高速，并根據(jù)實(shí)際情況選擇信號(hào)端點(diǎn)，“近端”和“遠(yuǎn)端”的選擇取決于被測(cè)設(shè)備和測(cè)試端口的距離，本次演示為遠(yuǎn)端;

3. 點(diǎn)擊測(cè)試項(xiàng)目，在測(cè)試項(xiàng)目中可以選擇需要測(cè)試的測(cè)試項(xiàng)，本次測(cè)試默認(rèn)全部測(cè)試;

4. 點(diǎn)擊設(shè)置分析切換到配置界面，本次采用差分探頭，所選差分信源為CH1，點(diǎn)擊自動(dòng)設(shè)置，即可按照配置信息中的內(nèi)容，自動(dòng)設(shè)置示波器;

5. 點(diǎn)擊啟動(dòng)測(cè)量即可開(kāi)始測(cè)量，獲取測(cè)試結(jié)果;

6. 測(cè)量結(jié)果可以通過(guò)報(bào)告導(dǎo)出界面，點(diǎn)擊保存導(dǎo)出到機(jī)器內(nèi)存中或者外部存儲(chǔ)器中。

▲測(cè)試結(jié)論界面

注意事項(xiàng)劃重點(diǎn)

在切換串口的驅(qū)動(dòng)程序后，主機(jī)所有USB接口的功能可能會(huì)失效(即鍵盤鼠標(biāo)無(wú)法使用)，此時(shí)可以通過(guò)其他電腦遠(yuǎn)程控制控制主機(jī)。

在完成驅(qū)動(dòng)程序的切換后，可能彈出“系統(tǒng)設(shè)置改變”提示窗，此時(shí)需要重啟計(jì)算機(jī)。

在使用PVA8700差分探頭，連接數(shù)字示波器與測(cè)試夾具的差分探頭連接端時(shí)，需要注意探頭的正負(fù)極是否正確連接在測(cè)試夾具的差分探頭連接端正負(fù)極上。

原文標(biāo)題：3分鐘小課堂 | USB2.0一致性分析測(cè)試如此簡(jiǎn)單

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