USB接口作為串口總線的標(biāo)準,使用范圍也十分廣泛。其本身具備高速、便捷、可擴展等優(yōu)勢,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。為滿足負責(zé)產(chǎn)品設(shè)計、檢測和驗證的工程師對于快速檢定USB設(shè)備的需求,快速驗證USB設(shè)備的合規(guī)性,RIGOL提供了完備的測試方案,可以完成USB2.0設(shè)備或主機信號質(zhì)量測試。
今天分享的是以USB設(shè)備端測試場景為案例,詳細的講解一下怎樣利用DS70000系列數(shù)字示波器與配套測試夾具,完成USB2.0一致性分析測試。一起來開啟今天的內(nèi)容吧!
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)范計算機系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接和通信。每個可以在市面上使用的設(shè)備,必須驗證其是否符合USB-IF(USB Implementers Forum)協(xié)會認證標(biāo)準。
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的電接口測試中包含信號質(zhì)量、浪涌電流、下跌以及衰落測試。此次進行的是信號質(zhì)量測試。信號質(zhì)量測試是一整套基礎(chǔ)電氣功能測試,對于檢驗設(shè)備是否滿足標(biāo)準、獲得USB認證標(biāo)志尤為關(guān)鍵。USB-IF在USB2.0標(biāo)準中對于每個測試項的內(nèi)容及合規(guī)范圍都有明確的規(guī)定,信號質(zhì)量測試項包括:
USB2.0在進行信號質(zhì)量測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。除此之外在測試過程中,還應(yīng)要配合合規(guī)的探頭、線纜以及測試夾具進行使用,因此防止重復(fù)性工作量,提高測試效率,配套則采用RIGOL USB2.0一致性測試軟件幫助工程師完成測試過程自動化。
RIGOL DS70000系列實時采樣數(shù)字示波器,可以滿足最大5GHz帶寬與20GSa/s采樣率,且輔助使用者獲取更高的測試精度。
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,其含有高速有源差分探頭(PVA7000、PVA8000系列),高速單端有源探頭(RP7000S系列)。
USB2.0測試還應(yīng)要搭配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,其包括兩大類和四種,應(yīng)用于設(shè)備測試的夾具(TF-USBD-STP)以及用于主機測試的夾具(TF-USBH-STP),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,進行設(shè)備或主機信號質(zhì)量測試。
【USB2.0信號質(zhì)量測試設(shè)備設(shè)置】
USB2.0一致性分析測試軟件能夠?qū)崿F(xiàn)測試結(jié)果報告導(dǎo)出,測試報告將含有信號質(zhì)量分析的各個測試項,各個測試項對應(yīng)的合規(guī)指標(biāo)范圍及實測的值,經(jīng)過對比測試結(jié)果將會顯示在最后一列,滿足標(biāo)準將顯示結(jié)果為Passes,反之將會顯示Failure。測試結(jié)果如下圖所示:
【DS70000 USB2.0一致性分析測試結(jié)果報告】
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)備與測試夾具的電源端(供電需為5V);
把需要測量的高速USB設(shè)備插入測試夾具的設(shè)備端;
采用PVA8700差分探頭連接測試夾具的差分探頭連接端。
主機一旦開始對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,在待測設(shè)備菜單中選中被測設(shè)備為設(shè)備,信號類型為高速,且按照實際情況選擇信號端點,“近端"和“遠端"的選擇來自于被測設(shè)備和測試端口的距離,此次演示的為遠端;
選中測試項目,在測試項目中可以選擇需要測試的測試項,此次測試默認全部測試;
點擊設(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,點擊自動設(shè)置,便可依據(jù)配置信息中的內(nèi)容,自動設(shè)置示波器;
點擊啟動測量即可開始測量,獲取測試結(jié)果;
測量結(jié)果可以通過報告導(dǎo)出界面,點擊保存導(dǎo)出到機器內(nèi)存中或者外部存儲器中。
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也是非常重要。有以下3點:
進行切換串口的驅(qū)動程序以后,主機上全部的USB接口的功能可能將失效(這時的鍵盤鼠標(biāo)都不能使用),此時可以通過其他電腦遠程控制控制主機。
在完成驅(qū)動程序的切換后,將有可能會彈出“系統(tǒng)設(shè)置改變提示窗,這時就要重啟計算機。
在使用PVA8700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,特別要注意探頭的正負極是香正確連接在測側(cè)試夾具的差分探頭連接端正負極上。