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
4.75V1.3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: