USB接口作為串口總線的標(biāo)準(zhǔn)，使用范圍也十分廣泛。其本身具備高速、便捷、可擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)，促使傳統(tǒng)的串口和并口技術(shù)被逐步取代，且更加廣泛地應(yīng)用于各類外部設(shè)備中，頗受使用者的喜愛。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，我司提供了完備的測(cè)試方案，可以完成USB2.0設(shè)備或主機(jī)信號(hào)質(zhì)量測(cè)試。

    今天分享的是以USB設(shè)備端測(cè)試場(chǎng)景為案例，詳細(xì)的講解一下怎樣利用數(shù)字示波器與配套測(cè)試夾具，完成USB2.0一致性分析測(cè)試。一起來開啟今天的內(nèi)容吧！

01、USB2.0一致性分析

       通用串行總線（英語：Universal Serial Bus，縮寫：USB）是一種新型接口技術(shù)，應(yīng)用在規(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)可以在市面上使用的設(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，同時(shí)在原本的基礎(chǔ)上增加了高速 (HS) 數(shù)據(jù)傳輸。USB2.0向下兼容USB1.1和USB1.0，其具備三種速率模式，如下圖所示：

【USB2.0信號(hào)速率標(biāo)準(zhǔn)】

02、信號(hào)質(zhì)量測(cè)試項(xiàng)包含有哪些？

       USB2.0的電接口測(cè)試中包含信號(hào)質(zhì)量、浪涌電流、下跌以及衰落測(cè)試。此次進(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，對(duì)于檢驗(yàn)設(shè)備是否滿足標(biāo)準(zhǔn)、獲得USB認(rèn)證標(biāo)志尤為關(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

03、USB2.0一致性分析測(cè)試解決方案

       USB2.0在進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量測(cè)試中使用到的主要工具是：帶寬在2GHz以上、采樣率為5GSa/s的數(shù)字示波器。除此之外在測(cè)試過程中，還應(yīng)要配合合規(guī)的探頭、線纜以及測(cè)試夾具進(jìn)行使用，因此防止重復(fù)性工作量，提高測(cè)試效率，配套則采用RIGOL USB2.0一致性測(cè)試軟件幫助工程師完成測(cè)試過程自動(dòng)化。

     實(shí)時(shí)采樣數(shù)字示波器，可以滿足大5GHz帶寬與20GSa/s采樣率，且輔助使用者獲取更高的測(cè)試精度。

    我司提供了足夠性能的探頭附件來完成USB2.0一致性分析測(cè)試，其含有高速有源差分探頭，高速單端有源探頭。

    USB2.0測(cè)試還應(yīng)要搭配USB-IF協(xié)會(huì)認(rèn)可的USB一致性測(cè)試夾具，我司提供了測(cè)試所需測(cè)試夾具，其包括兩大類和四種，應(yīng)用于設(shè)備測(cè)試的夾具以及用于主機(jī)測(cè)試的夾具，能夠?qū)崿F(xiàn)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)試軟件能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)試結(jié)果報(bào)告導(dǎo)出，測(cè)試報(bào)告將含有信號(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)范圍及實(shí)測(cè)的值，經(jīng)過對(duì)比測(cè)試結(jié)果將會(huì)顯示在后一列，滿足標(biāo)準(zhǔn)將顯示結(jié)果為Passes，反之將會(huì)顯示Failure。測(cè)試結(jié)果如下圖所示：

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

04、USB2.0一致性分析測(cè)試的操作步驟

1、測(cè)試準(zhǔn)備-有源差分探頭配置方案

     先需要一臺(tái)可以支持USB2.0一致性分析的數(shù)字示波器：按照USB-IF協(xié)會(huì)要求，示波器應(yīng)要有2GHz以上帶寬及5GS/s以上采樣率，此次利用數(shù)字示波器進(jìn)行演示；

     需要一臺(tái)帶有USB2.0接口的電腦：且裝有USB協(xié)會(huì)高速電氣測(cè)試工具包軟件；

     準(zhǔn)備USB2.0測(cè)試夾具，此次使用的是 USB2.0一致性測(cè)試夾具來完成演示；

    準(zhǔn)備待測(cè)高速USB設(shè)備，此次采用接口為USB2.0的U盤進(jìn)行演示；

    需要高速有源差分探頭；

    USB-A公頭轉(zhuǎn)USB-B公頭電纜兩根。

02、連接夾具

       應(yīng)要確保夾具Test開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，短接夾具短接端；

       把一根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；

       把另一根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）；

       把需要測(cè)量的高速USB設(shè)備插入測(cè)試夾具的設(shè)備端；

       采用差分探頭連接測(cè)試夾具的差分探頭連接端。

【USB2.0一致性分析測(cè)試夾具】

03、主機(jī)設(shè)置

       點(diǎn)擊電腦的設(shè)備管理器，之后找到通用串行總線控制器，右擊“USB可拓展主機(jī)控制器”，選中“更新驅(qū)動(dòng)程序”；

      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”，之后選中“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”便可完成驅(qū)動(dòng)程序的切換；

      打開“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”開始測(cè)試；

     “Select Device”中選擇USB測(cè)試夾具連接的通道，在“Device Command”中選擇“TEST_PACKET”。之后再選擇EXECUTE，當(dāng)Status Window提示Operation Successful時(shí)，便意味著操作成功可以開始傳輸所選信號(hào)；

【XHCI HSETT軟件設(shè)置界面】

     打開夾具的Test開關(guān)，當(dāng)前夾具的兩個(gè)信號(hào)燈都會(huì)亮起，信號(hào)便開始傳輸，可利用示波器獲取信號(hào)進(jìn)行一致性分析。

04、進(jìn)行實(shí)測(cè)

       主機(jī)一旦開始對(duì)USB高速設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包以后，調(diào)節(jié)示波器的觸發(fā)、時(shí)基和垂直檔位可方便查看波形；

       選中導(dǎo)航菜單中的USB2.0，打開USB2.0一致性分析界面，在待測(cè)設(shè)備菜單中選中被測(cè)設(shè)備為設(shè)備，信號(hào)類型為高速，且按照實(shí)際情況選擇信號(hào)端點(diǎn)，“近端”和“遠(yuǎn)端”的選擇來自于被測(cè)設(shè)備和測(cè)試端口的距離，此次演示的為遠(yuǎn)端;

      選中測(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)，此次測(cè)試默認(rèn)全部測(cè)試；

     點(diǎn)擊設(shè)置分析轉(zhuǎn)換到配置界面，此次使用的是差分探頭，所選差分信源為CH1，點(diǎn)擊自動(dòng)設(shè)置，便可依據(jù)配置信息中的內(nèi)容，自動(dòng)設(shè)置示波器；

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

     測(cè)量結(jié)果可以通過報(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】

     操作步驟如上述所說的這些，但是在操作過程中需要的一些注意點(diǎn)也是非常重要。有以下3點(diǎn)：

     進(jìn)行切換串口的驅(qū)動(dòng)程序以后，主機(jī)上全部的USB接口的功能可能將失效（這時(shí)的鍵盤鼠標(biāo)都不能使用），此時(shí)可以通過其他電腦遠(yuǎn)程控制控制主機(jī)。

     在完成驅(qū)動(dòng)程序的切換后，將有可能會(huì)彈出“系統(tǒng)設(shè)置改變提示窗，這時(shí)就要重啟計(jì)算機(jī)。

     在使用差分探頭，連接數(shù)字示波器與側(cè)試夾具的差分深頭連接端時(shí)，特別要注意探頭的正負(fù)極是香正確連接在測(cè)側(cè)試夾具的差分探頭連接端正負(fù)極上。

小總結(jié)：

     大家還有不懂的或是想要了解的可在后臺(tái)留言進(jìn)行討論！如果有其他有趣的內(nèi)容可分享出來一起了解。