测试指导类-USB接口指标测试指导书

1、USB接口指标测试指导书 最小部门：(企业业务BG企业数通产品线一企业数通研发管理部一企业数通硬件开发部) 评审记录： 主审人 评审专家 所属产品： 来源： 关键词：USB接口指标;USB眼图测试;Chirp测试:Droop测试。 lx USB接口指标描述 为了顺应市场的要求，目前的产品大部分都出的是的接口，而且我们产品都是作为HOST 端，一共提供3种速率，如下表。 数据速率 上升时间 Low Speed 75300ns Full Speed 12Mbps 420ns High Speed 480Mbps 500ps 当我们的设备是作为HOST端是，数拯方向是Downstream,其关注的指

2、标有: 1、信号质量 1) 眼图测试(Eye-Diagram testing) 2) 信号速率(Signal Rate) 3) 包结尾宽度(End of Packet Width) 4) JK 抖动(JK jitter) 5) KJ 抖动(KJ jitter) 6) 连续抖动(Consecutive jitter) 7) 单调性测试(Monotonic test (for HS) 8) 上升与卜降时间(Rise and Fall times) 2、Droop(电压跌落) 3、Chirp (Shake Hands) 2、USB接口指标测试方法 (1) 信号质量测试 由于我们的设备都是作为HOST

3、端，在这里只介绍HOST端的接口指标测试方法。 1) USB High Speed信号质量测试方法 a)连接好被测设备(DUT)、测试夹具和示波器，具体的连接示意图如图1所示。 Tektronix Oscilloscope 图1 High Speed信号质量测试连接示意图 b) DUT上电，启动USB测试包，发送测试命令，使USB端口能够发送出测试码流, 具体的码流波形如图2所示。 P? diHflrizZAcq 工切 displayUtkiw T* awed96 聆 TH pw哪円仰禰! 22 Jul 02 *4 4? 45 fileResults mime今 TDSUSB7 II II r

4、4!dsui enwrrts;: Select Inrush Droop Ocvico Oerip PveHx|HK 图2 High Speed信号质量测试波形 c)运行示波器上的USB测试软件，在Analyze菜单中选择Test启动后的界面如图 3所示在软件的Measurements菜单中选择Select,然后选择High Speed,选择 测试项，在这里可以点击Select AIL将信号质量的测试项全部选上。在这个界 而上还有一个选项Config,该选项是用来初始化Monotonic Property选择后的 界而如图4所示，是用来初始化边沿的单调性是从髙低电平的多少百分比开始 Check

5、o 图3 TEK USB测试软件 lit mH WMr W InXrcorti fr Urnk FrtMrVtf 6*h 4 ftWB. RMiKte t rwi ouwr*Ml“ Ml IM 0W TDSUSCC 2 T PHt Em nwrwttJFt” 6* 5 图4 High Speed信号质量测试初始化界而 d）选择眼图的模板。在USB的标准协议中，一共有4种模板。其测试模板的选择 和端口的数据方向和测试点的选择有关。协议中左义个测试点的选择及对应的 模板选择。如图5和图6所示。 TP1 TP2TP3 TP4 Hub Circuit BoardDevice Circuit Board

6、 Figure 7-11. Measurement Planes 图5标准中的测试模型 Template 1: Tninsmit waveform requirements for hub measured at TP2, and for device (without a captive cable) measured at TP3 Template 2: Transmit waveform requirements for device (with a captive cable) measured at TP2 1cmplatc 3: Receiver sensitivity requi

7、rcincnts for device (with a captive cable) when signal is applied at TP2 Temphte 4: Receiver sensiiiviiy requirements for device (wiihoiK a capiive cable) when signal is applied a( TP3. and for hub when signal is applied at TP2 Templates 5 and 6 are recommended guidelines for designers: Template 5:

8、Transmit waveform requirements for hub transceiver measured at TP 1、and for device transceiver measured at TP4 Template 6: Receiver sensitivity requirements for device transceiver when signal is applied at TP4. and for hub transceiver at when signal is applied at TP1 图6标准中关于模板选择的描述 不同的模板对应的眼髙和眼宽要求不一

9、样，如果我们的设备是作为HOST端，数据流向 是Down Stream,测试点可以选择TP2和TP3,如果设备对外宣传是标准的接口，就说明我们 设备的USB端口上是可以再加USB延长线的，即USB Cable.当然测试点的选择就是在TP2了， 测试的模板就是Template 1, 1对应在示波器上九应该选择Down Stream+Near End,对应示 波器的选择如下图所示。如果设备内部已经经过了连接器和排线，对外宣称只支持的设备, 那如果我们在设备的出端口测试，模板就选择Template 2,其对应在示波器上应该选择Down Stream+Far Endo M-Template 1和Tem

10、plate 2两个模板对应的大小和参数如图7和图8所示。 总结如下，在测试时，根据不同的测试场景，选择不同的测试模板。 Host 测试点 模板 示波器设置 TP2 Template 1 Down Stream+Near End TP3 Template 2 Down Stream+Far End letnplalc 1 Figure ?-B the trawmit wnvcfwm rajuirctncnu for a hub mcusured at TP2. “nd for a device me*ircd m TP3 1 *4O3mV 1 D昭肿网 / / / 0 Vots / Oieren

11、tBi 、 / 、 y f I 5 -400mV DWcrontoi ” _ - UM Inletviil 0% 100% Voltage Level (D* D) Timo (% of Unit Interval) Levri 1 525 mV in Ul folong a transition. 475 mV in all others NA Levd 2 525 mV in Ul fdkmng a transOcn. 475 in ail othors Point 1 OV 7-5% Ul Point 2 ov 92.5% Ul Point 3 300 mV 37.5% Ul Pant

12、4 300 mV 62.5% Ul Points -300 mV 37.5% Ul Point 6 -300 mV 62 5% Ul 图7标准Templatel模板的要求 Template 2 Figunr 7-14 tniiwnit wave farm rrquircmcnl5 tor a device (with a caplivx: cahk) measured at TP2 -40DTV Diffcrontial 一 、 OVoB / Differontial 、 、 MH / - -400mV Differential UM Interval 0% 100% Voltage Leve

13、l (D+ D-) Time (% of Unit Interval) Level 1 525 mV in Ul foito时ng a (fansitkxi. 475 mV m all oEers N/A Level 2 525 mV in m fdloiving a transition. -475 in all others NM Point 1 OV 12.5% Ul Point 2 ov 87.5% Ul Point 3 176 mV 35% m Point 4 175 mV 65% m Point 5 -175 mV 35% Ul Point 6 -175 mV 65% m 图8标准

14、Template2模板的要求 e*Mg4r b9raiOvaivCrc* - Fie NVfopjfsfTWs RUsPi?D 则MJ皿 T0SU5BZ cccrTtf sex: me、 CMg S5 =r$ Ffesuts LUlQes Help Conhflur 荻grul OtiiMy CMck - TO$U$B2 Ctrflgure! Scarce LiveRf O UTTereng Single EfMed Quacy crtsrriH Conlgure tne &0C Leu D* i CM* rrerrenti$)an(jp(e$ D- | Ch2 RIW iccn PMM 图1

15、0 High Speed信号质量测试中Configure的选择 e）示波器设置好后，就可以点击示波器软件上的RUN开始测试。测试完后，会生 成一个测试报告，保存测试报告在Utilites选项中，选择Report Generator.如 图11所示。 色 Fi If MeasuremAfiis Ruits LtilillAS Help Jtllilles: Report Generator Report Format irectorv： o lesrarwc spectre TDSUSB2 Brow$e #Flug-Fest Specific CSV Former Report tilt nam

16、e: b5,D01-teK.htm Seecune Report Formal and Press Geneiate Generation Autcmatic Msnual Generate Hide Ready 图11生成High Speed信号质量测试报告 其中报告中截图如图12所示，其信号质量的测试数据全部都在报告中体现了, 每个测试项是否满足要求，都能在报告中找到答案。 Results based m USBTP f Waiver binits : Mensiuement Nome Mininnim MaximumMean pk-pk Standard DeviaticNi RMS P

17、opulation Status Eye Diagram Test - - - - Pass Signal Rate 475.0343Mbps 486.7341Mbps 479.9877Mbps 0.0000bps 2.031543Mbps 43D1825Mbps 509 Pass EOP Width - 1652536ns 1 Pass EOP Width (Bits) 7.931970 - - - 1 Pass Filing Edge Rate 860.5459 V/US 1.040339kWiiS 959.1054 V/US 179 7928 V/u$ 44.31905 V/u$ 960

18、.1193 V/US 107 Pass Rising Edge Rate 887.8400 V/US 1.0739：T LS and FEcfe*/re *th lGB2Dalccn AJw uxr ccrflguraBon of tea Irrtts fl PaaeftientncatJon try user uung ctrscrs HoldOff 1 2us Prc*npt tr me Drocp test out ounng Pepcrt Generation E9 BI J 用 5T I xq FbniMy FiUasurttments: I L(x*$peeo 宜 _ Device

19、 Q Signal Quality Chxk sown 邑 E护 .匚wgr” Pareo J Tset Package Measurements,选择High Speed菜单中Droop测试项。测试时，需要根据实际的应用进行Config设置，如图18所示。1) 需要选择Port，对应测试夹具上实际使用的Port： 2)Hub菜单选择，一般我们测试的都是Host. 所以选择Bus Powered： 3) Select Source选择，需要选择Live/Reft其中的VBus需要对应上实 际使用的探头对应的通道，Trigger选择点在被测端口的通道上。设置完后，按下RUN,此时 需要将测试夹具

20、上的选择开关从无负载拨到有负载的情况，以便能让示波器抓到电压Droop 信号。 图18 Droop测试时示波器设宜 测试到的波形如图19所示，最后软件会测试到实际的电压Droop. 3）高速外设检测到总线上SEO的持续时间不小于微秒后，向总线发送Chirp K信号。此 Chirp K信号的持续时间不小于1亳秒且不大于7亳秒。本例的Chirp K信号持续时间 为2亳秒； 4）高速外设发送Chirp K信号结束后，总线回复到SEO状态。如果USB HUB/HOST支持 髙速模式，则必须在Chirp K信号结朿后100微秒内做出响应。本例中USB HUB/HOS T在Chirp K信号结朿后微秒时做

21、出了响应： 5）HUB/HOST在Chirp K信号结束后100微秒内做出了响应，向总线发送连续的Chirp K/ J对，每个Chirp K信号或Chirp J信号的宽度不小于40微秒且不大于60微秒（本例为 50-60微秒之间），每2个相邻的Chirp K和Chirp J信号之间的间隔不应大于微秒。 6）髙速外设在检测到连续的最少3对Chirp K/J对后，在500微秒内必须断开D+上的上拉 电阻，并连接D+和D-上对地的髙速端接电阻，完成髙速握手，进入髙速传输模式。 在USB标准组织中，对E.33, EL_34, EL_35这三个参数有要求,EL_33是指Chirp Response Time,指髙速Device做岀Chkp K信号响应结束后，到HOST做岀响应的时间，标准要求小 j lOOus； EL_34 是指 Chirp-K&J Duration,指 HOST 和 Device 连续发送每个 Chirp K 信号或 Chirp J信号的宽度，标准要求在40us和60us之间；EL_35是指从HOST发送Chirp-J/K结朿 到HOST发送SOF信号开始的时间，标