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

自1995年推出以來，USB接口技術以其高速、便捷、可擴展等特點，逐漸取代傳統(tǒng)的串口和并口，被廣泛地應用在各類外部設備，受到消費者的青睞。為滿足負責產品設計、檢測和驗證的工程師對于快速檢定USB設備的需求，快速驗證USB設備的合規(guī)性，RIGOL提供了完備的測試方案，能夠支持實現(xiàn)USB2.0設備或主機信號質量測試。

本篇小編將以USB設備端測試場景為例，為大家講解演示，如何使用DS70000系列數(shù)字示波器與配套測試夾具，進行USB2.0一致性分析測試。

本期內容

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

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，用于規(guī)范計算機系統(tǒng)與外部設備的連接和通信。每個能夠面向市場的設備，必須驗證其是否符合USB-IF(USB Implementers Forum)協(xié)會認證標準。

USB 2.0 取代并合并了定義低速 (LS) 和全速 (FS) 數(shù)據傳輸?shù)?USB 1.1 規(guī)范，并新增了高速 (HS) 數(shù)據傳輸。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信號速率標準

測試原理

信號質量測試

USB2.0的電接口測試包含了信號質量、浪涌電流及下跌和衰落測試。本次進行的是信號質量測試。信號質量測試是一整套基礎電氣功能測試，是檢驗設備滿足標準、獲得USB認證標志的關鍵。USB-IF在USB2.0標準中對于每個測試項的內容及合規(guī)范圍都有明確的規(guī)定，信號質量測試項包括：

同步域測量(SYNC)

結束域(EOP)位寬

信號速率

邊沿單調性測試

上升時間/速率

下降時間/速率

JK對抖動測試

KJ對抖動測試

眼圖測試

產品支持

USB2.0一致性分析測試解決方案

USB2.0信號質量測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。同時在測試過程中，還需搭配合規(guī)的探頭、線纜以及測試夾具。同時，為降低重復性工作量，提高測試效率，配套使用RIGOL USB2.0一致性測試軟件幫助工程師實現(xiàn)測試過程自動化。

RIGOL DS70000系列實時采樣數(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試精度。

RIGOL提供了足夠性能的探頭附件來完成USB2.0一致性分析測試，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測試還需要配合USB-IF協(xié)會認可的USB一致性測試夾具，RIGOL提供了測試所需測試夾具，包含兩大類和四種，分別是用于設備測試的夾具(TF-USBD-STP)以及用于主機測試的夾具(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，進行設備或主機信號質量測試。

▼USB2.0信號質量測試設備設置

▲USB一致性測試夾具

USB2.0一致性分析測試軟件支持測試結果報告導出，測試報告將包含信號質量分析的各個測試項，各個測試項對應的合規(guī)指標范圍以及實測的值，通過對比將測試結果顯示在最后一列，滿足標準將顯示結果為Passes，否則會顯示Failure。

▲DS70000 USB2.0一致性分析測試結果報告

三分鐘教你進行

USB2.0一致性分析測試

視頻演示

測試步驟

USB2.0一致性分析測試要幾步?

測試準備(有源差分探頭配置方案)

1. 準備一臺支持USB2.0一致性分析的數(shù)字示波器：根據USB-IF協(xié)會要求，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)字示波器進行演示;

2. 準備一臺帶有USB2.0接口的電腦：需裝有USB協(xié)會高速電氣測試工具包軟件(XHCI-HSETT);

3. 準備USB2.0測試夾具，本次使用RIGOL USB2.0一致性測試夾具(TF-USBD-STP)進行演示;

4. 準備待測高速USB設備，本次使用接口為USB2.0的U盤進行演示;

5. 準備PVA8700高速有源差分探頭;

6. USB-A公頭轉USB-B公頭電纜兩根。

連接夾具

1. 保證夾具Test開關處于關閉狀態(tài)，短接夾具短接端;

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

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

4. 將待測的高速USB設備插入測試夾具的設備端;

5. 用PVA8700差分探頭連接測試夾具的差分探頭連接端。

▲USB2.0一致性分析測試夾具

主機設置

1. 打開電腦的設備管理器，找到通用串行總線控制器，右擊“USB 可拓展主機控制器”，選擇“更新驅動程序”;

2. 在更新驅動程序對話框中選擇“瀏覽我的電腦以查找驅動程序”，再選擇“讓我從計算機上的可用驅動程序列表中選取”，在彈出列表中選擇“xHCI Compliance Test Host Controller”即可完成驅動程序的切換;

3. 打開“XHCI HSETT”軟件，選擇正確的控制器，選擇設備作為高速測試對象后點擊“Test”開始測試;

4. 在“Select Device”中選擇USB測試夾具連接的通道，在“Device Command”中選擇“TEST_PACKET”。選擇完成后點擊EXECUTE，當Status Window提示Operation Successful時，即表示成功開始傳輸所選信號;

▲XHCI HSETT軟件設置界面

5. 打開夾具的Test開關，此時夾具的兩個信號燈都亮起，信號即開始傳輸，可通過示波器獲取信號進行一致性分析。

進行實測

1. 主機開始向USB高速設備發(fā)送數(shù)據包后，調節(jié)示波器的觸發(fā)、時基和垂直檔位以便于觀察波形;

2. 點擊導航菜單中的USB2.0，打開USB2.0一致性分析界面，在待測設備菜單中選擇被測設備為設備，信號類型為高速，并根據實際情況選擇信號端點，“近端”和“遠端”的選擇取決于被測設備和測試端口的距離，本次演示為遠端;

3. 點擊測試項目，在測試項目中可以選擇需要測試的測試項，本次測試默認全部測試;

4. 點擊設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，點擊自動設置，即可按照配置信息中的內容，自動設置示波器;

5. 點擊啟動測量即可開始測量，獲取測試結果;

6. 測量結果可以通過報告導出界面，點擊保存導出到機器內存中或者外部存儲器中。

▲測試結論界面

注意事項劃重點

在切換串口的驅動程序后，主機所有USB接口的功能可能會失效(即鍵盤鼠標無法使用)，此時可以通過其他電腦遠程控制控制主機。

在完成驅動程序的切換后，可能彈出“系統(tǒng)設置改變”提示窗，此時需要重啟計算機。

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

原文標題：3分鐘小課堂 | USB2.0一致性分析測試如此簡單

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