USB测试方案.docx
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USB测试方案
USB2.0-HOST/SYSTEM测试方案
参考资料:
1．USBSpec2.0
2．IntelICH4USBElectricalTestMethod（APACLabWorkshopQ1/2002）
3．USBIFFullandLowSpeedComplianceTestProcedureRev.1。
0rc2
4．USBIFHigh—speedElectricalTestToolkitSetupInstructionRev。
1.01
5．USBIFHostHigh-speedElectricalTestProcedureRev。
1.0
6．TektronixUSB2。
0ComplianceTestFixture
7．TektronixUSBMeasurementsPackage
说明：
1.本测试方案适用于USB2。
0HOST/SYSTEM级测试，包括主板;
2.进行USB测试，所使用的连接电缆线规格：
信号线:
28AWG；电源线：
22或24AWG；
本测试全部采用此种规格电缆线测试。
目录：
一、信号质量测试
1.高速信号质量测试
2.全速信号质量测试
3.低速信号质量测试
二、Drop、Droop测试
1.Drop测试
2.Droop测试
三、TDR测试
一、信号质量测试
1．高速信号质量测试
1.1目的
验证高速传输时，信号的质量；
1.2标准
通过高速传输眼图测试；
1.3器材
示波器：
Tek7404（加载软件：
TekUSB2。
0TestPackage）；
差分探头：
TekP7330×1个；
夹具:
TekUSB2.0TestFixture（SQIDD板）；
测试软件:
USBHSET.EXE（从USBIF网站下载、升级）；
USB电缆线：
1米×1根；
1.4步骤
（1）连接如下，差分探头与夹具暂不连接：
（2）设置夹具上开关S6在Init位置，通电；
（3）被测设备（HostUnderTest）预安装要求：
∙安装Win2000操作系统；
∙安装芯片组、ICH4驱动程序；
∙安装测试软件USBHSET。
EXE；
（4）设置示波器：
∙按示波器面板按键“defaultsetup”，将示波器置于出厂设置；
∙进入菜单File———RunApplication，运行程序USB2。
0TestPackage；
∙选择“HighSpeed”，选中“EyeDiagram";在“DeviceID"中输入被测设备的编号（系统自动生成的报告将以此命名）;点击“Config”，选择tier1，DownStream，NearEnd，设置差分探头所在的通道；
∙点击图标
，示波器进行自动设置，进入等待触发状态；
（5）设置被测设备：
∙进入Win2000，运行USBHSET.EXE，选中“HostController/System”,点击“Test”，进入测试界面;
∙点击“EnumerateBus”,程序将列举所连接的高速USB设备;
∙选中设备，由下拉菜单设置PortControl为“TESTPACKET”;
∙将差分探头的正、负极与夹具上D+、D-相对应连接；
∙点击“EXECUTE”，程序将控制USBEHCI控制器,产生高速时测试包；
（6）示波器采样到准确信号后，点击“OK”，完成信号测试，检查测试结果；
（7）进入TDSUSB2USB2.0TestPackage菜单Utilities，选择“Plug－FestSpecific”格式（此为通用的USB报告形式）和所希望的路径，点击“Generate”，系统将自动生成报告；
（8）依次将被测设备的不同USB端口通过1米电缆线与夹具相连,测量每一个端口的信号；
1.5说明
1．
：
测试项通过测试；
：
测试项不能通过测试；
：
测试结果在限定的条件（waiverlimits）内通过。
2．参考图：
2．全速信号质量测试
2.1目的
验证全速传输时，信号的质量;
2.2标准
通过全速传输眼图测试；
2.3器材
示波器：
Tek7404（加载软件:
TekUSB2.0TestPackage）；
探头：
TekP6245×2个;
夹具：
TekUSB2。
0TestFixture（SQIDD板）;
测试软件：
USBHSET。
EXE（从USBIF网站下载、升级）;
USB电缆线:
5米×1根；
TCA—BNC转接器×2个；
2.4步骤
（1）连接如下,探头分别连接夹具上D+/GND和D-/GND：
（2）设置夹具上开关S6在Init位置，通电；
（3）设置示波器：
∙按示波器面板按键“defaultsetup”,将示波器置于出厂设置;
∙进入菜单File———RunApplication,运行程序USB2。
0TestPackage;
∙选择“FullSpeed”,选中“EyeDiagram”;在“DeviceID”中输入被测设备的编号（系统自动生成的报告将以此命名）；点击“Config"，选择tier6，DownStream，NearEnd,设置连接D+/GND、D-/GND探头所在的通道；
∙点击图标
，示波器进行自动设置，进入等待触发状态；
（4）重启被测设备,示波器采样到准确信号后，点击“OK”,完成信号测试，检查测试结果；
（5）进入TDSUSB2USB2.0TestPackage菜单Utilities，选择“Plug－FestSpecific”格式（此为通用的USB报告形式）和所希望的路径，点击“Generate”,系统将自动生成报告；
（6）依次将被测设备的不同USB端口通过5米电缆线与夹具相连，测量每一个端口的信号；
2.5说明
1．
:
测试项通过测试;
：
测试项不能通过测试;
：
测试结果在限定的条件（waiverlimits）内通过。
2．参考图：
3．低速信号质量测试
3.1目的
验证低速传输时,信号的质量；
3.2标准
通过低速传输眼图测试；
3.3器材
示波器：
Tek7404（加载软件：
TekUSB2.0TestPackage）；
探头：
TekP6245×2个;
夹具：
TekUSB2.0TestFixture（SQIDD板）；
测试软件：
USBHSET.EXE（从USBIF网站下载、升级）；
USB电缆线:
1米×1根；
TCA—BNC转接器×2个；
3.4步骤
（1）连接如下，探头分别连接夹具上D+/GND和D-/GND：
（2）设置夹具上开关S6在Init位置，通电；
（3）设置示波器：
∙按示波器面板按键“defaultsetup”，将示波器置于出厂设置；
∙进入菜单File-——RunApplication,运行程序USB2.0TestPackage；
∙选择“LowSpeed”，选中“EyeDiagram”;在“DeviceID”中输入被测设备的编号（系统自动生成的报告将以此命名）；点击“Config"，选择tier1，DownStream，NearEnd，设置连接D+/GND、D—/GND探头所在的通道;
∙点击图标
，示波器进行自动设置，进入等待触发状态；
（4）重启被测设备，示波器采样到准确信号后，点击“OK”，完成信号测试，检查测试结果；
（5）进入TDSUSB2USB2。
0TestPackag菜单Utilities，选择“Plug－FestSpecific"格式（此为通用的USB报告形式）和所希望的路径，点击“Generate”，系统将自动生成报告；
（6）依次将被测设备的不同USB端口通过1米电缆线与夹具相连,测量每一个端口的信号；
3.5说明
1．
：
测试项通过测试；
：
测试项不能通过测试;
:
测试结果在限定的条件（waiverlimits）内通过。
2．参考图：
二、Drop、Droop测试
1.Drop测试
1.1目的
验证每个USB端口的Vbus直流输出电压在没有负载和全负载情况下是否满足要求；
1.2标准
4。
75V〈Vnl/Vloaded<5。
25V,Vdrop〈250mV；
1.3器材
负载：
500mA负载×USB端口数；
USB电缆线:
1米×USB端口数;
数字万用表；
夹具:
TekUSB2。
0TestFixture（500mA负载板）;
1.4步骤
（1）将测试系统、夹具、负载共地；
（2）系统进入Win2000;
（3）在未接负载情况下，用万用表测量每个端口的Vbus电压，记录此电压为相应端口的Vnl，如port1：
Vnl,port2：
Vnl;
（4）同时将所有端口连接负载,如图所示，用万用表测量每个端口的Vbus电压，记录此电压为相应端口的Vloaded，如port1:
Vloaded，port2：
Vloaded；
（5）根据Vdrop＝Vnl－Vloaded，计算各端口的Vdrop；
（6）记录测试结果：
PORT1
PORT2
…
PORTN
Vnl（V）
Vloaded（V）
Vdrop（mV）
1.5说明
（1）Vdrop＝Vnl－Vloaded，
Vnl：
USB端口开路,没有负载时的Vbus电压；
Vloaded：
USB端口接入负载时的Vbus电压；
必须将USB端口同时接入所有负载进行测量；
（2）TekTDSUSBF夹具共提供了4个500/100mA的负载，使用时，将开关S1，S2,S3，S4设置为500mA处,开关S6在Init位置，通电；
根据需要制作500mA负载:
2.Droop测试
2.1目的
验证由于设备热插拔引起的压降Vdroop是否在规范内，确保其他设备不会因为热插拔而工作不正常；
2.2标准
Vbus〉4.4V，Vdroop<330mV;
2.3器材
示波器：
Tek7404/7104；
探头:
P6245＊2个；
夹具：
TekUSB2。
0TestFixture（Drooptestload板，500mA负载板,Adjacenttrigger&drooptest板）；
100mAdroopboard＊1个（可选）；
500mA负载*（USB端口数—1）个;
USB电缆线1米*USB端口数；
2.4步骤
（1）连接图如下：
（2）将测试系统、夹具、负载共地;
（3）系统进入Win2000；
（4）将夹具的Drooptestload板与USB端口1相连,此板提供2Hz交换式动态100mA负载开关,产生热插拔信号；也可以通过制作100mAdroopboard，替代夹具实现此项测试;
（5）将夹具的Adjacenttrigger＆drooptest板一端与USB端口2相连，另一端通过1米电缆线与500mA负载相连;
（6）将其他所有USB端口与500mA负载相连;
（7）将夹具开关S6在Init位置,通电；
（8）设置示波器水平时基为25us/div;
（9）将探头与夹具的Drooptestload板OSC/GND相连，设置为2V/div,并用该通道信号上升沿触发，触发电平在2~3V左右，测试热插拔信号；
（10）将另一探头与夹具的Adjacenttrigger&drooptest板Vbus/GND相连，设置为1V/div，测试此端口电压信号Vbus；用光标测量Vbus的最高与最低值之差，此即为此端口的衰落电压Vdroop；
（11）将夹具的Adjacenttrigger&drooptest板一端依次分别与端口3,4…N相连，另一端通过1米电缆线与500mA负载相连;将其他USB端口与500mA负载相连（端口1除外）；测量由于端口1热插拔引起USB端口3,4…N的Vbus和Vdroop；
（12）将夹具的Drooptestload板依次分别与USB端口2，3…N相连，重复以上步骤，测量由于端口2,3…N热插拔,引起的其他端口的Vbus和Vdroop；
（13）记录测试结果；
触发信号Vdroop（mV）
PORT1
PORT2
…
PORTN
PORT1
————
PORT2
———-
…
—-——
PORTN
—————
2.5说明
（1）100mAdroopboard制作,通过开关产生热插拔信号：
（2）500mA负载：
（3）被测端口Vdroop=Vbus（相邻端口100mA负载开路）-Vbus（相邻端口加载100mA负载）；
（4）参考图：
三、TDR测试
1.目的
验证从USB端口到控制器IC内部（包括封装）链路的阻抗连续性.
2.标准
终端阻抗TerminationImpedance:
80ohm〈=ZHSTERM〈=100ohm；
通路阻抗ThroughImpedance：
70ohm〈=ZHSTHRU<=110ohm;
3.器材
TDR采样示波器；
采样探头；
50ohmSMA电缆*2根；
夹具：
TekUSB2.0TestFixture（HOSTTDR板）；
测试软件：
USBHSET.EXE（从USBIF网站下载、升级）;
数字万用表；
4.步骤
（1）连接如图，SMA电缆线接头与夹具暂不连接：
（2）将夹具通电，设置开关S6在TEST位置;
（3）被测系统在Win2000下运行测试软件USBHSET。
EXE，选中HostController/System，点击“Test”，进入测试界面；由下拉菜单设置PortControl为“Test_SE0_NAK”模式；点击“EXECUTE”执行；
（4）设置TDR采样示波器如下：
∙校准；
∙按面板按键“Utility”，点击“Initialize”，初始化TDR采样器；
∙按面板按键“Trigger"，点击“Source”,设置触发为“internalclock”；
∙按面板按键“Waveform"，点击“SamplingHeadFnc’s”，选择“DiffTDRpreset”，设置为差分模式测量；
∙将纵轴单位设置为阻抗欧姆;
∙按面板按键“waveform”，点击“AcquireDesc”,设置选项“AverageN”为“ON"，选项“SerAvgN"为8；
∙按面板“Autoset”键;
∙Deskew用来测量的两个通道；
∙设置deltra，以使用通道1，2为例，filter（mainframe1—mainframe2，4eex-10），enterdesc;
（5）用万用表测量夹具HOSTTDR板的D+和GND、D-和GND之间的直流偏压，如果小于10mV，将SMA电缆与板上D+，D—接头相连，采样头差分信号的正、负与夹具上D+、D-对应，测量链路的阻抗波形;如果大于10mV，则不能将SMA电缆与夹具相连，否则,会损坏TDR测试仪；
（6）将测试连接链路与波形相对应验证阻抗是否满足要求。
对于USBA型连接器，验证从USB接口为参考点后的8～10ns后的阻抗ZHSTERM是否符合规范；从USB接口为参考点前500ps到后8ns，ZHSTHRU是否符合规范；
（7）将夹具依次分别和所有USB端口相连,测量每个端口的链路阻抗;
5.说明
（1）警告：
∙测试前必须带好静电手环，否则,会损坏TDR测试仪；
∙在将采样探头与夹具连接前，务必先用万用表测量夹具HOSTTDR板的D+和GND、D-和GND之间的直流偏压，确保小于10mV，否则，会损坏TDR测试仪;
（2）参考图:
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