通信類(lèi)終端的嵌入式USB2.0主機的測試分析

一 前言

在高速串行技術(shù)如此廣泛應用的今天，簡(jiǎn)單易用的USB堪稱(chēng)是PC平臺上最成功的I/O技術(shù)，普及率幾乎100%。而且隨著(zhù)終端用戶(hù)對于高速USB設備應用需求的不斷增加，越來(lái)越多的嵌入式通信類(lèi)終端產(chǎn)品開(kāi)始增加了USB2.0主機接口的設計以滿(mǎn)足客戶(hù)的應用需求。成熟的應用技術(shù)由PC平臺轉向嵌入式平臺的已經(jīng)成為一種趨勢。為了滿(mǎn)足USB2.0一致性應用的需求，所有的USB2.0設計都必須滿(mǎn)足USB IF發(fā)布的USB2.0物理層一致性測試要求。相對于比較成熟的PC平臺USB2.0 主機測試技術(shù)而言，基于通信類(lèi)終端的嵌入式USB2.0 主機的測試面臨更多的挑戰。特別是進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的應用廠(chǎng)商而言，如何滿(mǎn)足USB2.0物理層一致性測試要求很大程度上需要原廠(chǎng)在測試模式以及測試封包方面提供更多的支持。但應用需求的多樣化導致了許多設計架構脫離了原廠(chǎng)的測試狀態(tài)機控制范疇，問(wèn)題接踵而來(lái)。

二 嵌入式USB2.0主機測試

1 產(chǎn)品USB部分原理及測試環(huán)境

產(chǎn)品USB控制原理

USB控制主機采用某大型通訊類(lèi)方案提供商的IAD解決方案，片內集成一個(gè)USB2.0控制器，然后通過(guò)一個(gè)USB HUB中繼對外提供2個(gè)高速主機接口。

測試設備：

DUT_USB2.0功能框圖
2 測試中出現的問(wèn)題

本次測試將主要驗證產(chǎn)品上兩個(gè)USB高速主機接口的眼圖。對于USB2.0物理層的眼圖測試，USB IF在USB2.0 SPEC中有著(zhù)明確的眼圖模板定義如下：

Transmit Waveform. Template

關(guān)于USB高速主機眼圖測試的測試方法，USB IF在USB2.0 SPEC中也有清晰的定義，USB2.0主機控制器必須支持規定的測試模式。對于眼圖的測試則必須支持TEST Packet測試模式，連續發(fā)送規范的測試碼流以測定眼圖模板，上升下降時(shí)間，傳輸抖動(dòng)以及其他的一些AC指標。也就是說(shuō)測試是基于原廠(chǎng)對于測試模式的支持并提供相應的Firmware。準備測試前工程師和原廠(chǎng)溝通后順利拿到了測試Firmware和測試命令。原廠(chǎng)提供的測試方法是在上電啟動(dòng)之后進(jìn)入 CFE模式然后下載和運行測試專(zhuān)用Image,這樣就可以使用TEST_Packet命令進(jìn)行眼圖的測試了。測試連接圖示如下：

測試連接圖

一切看起來(lái)都是那么的順利，但是當我們通過(guò)串口進(jìn)行TEST Packet命令下發(fā)之后在兩個(gè)主機接口卻看不到信號波形出現。因為是第一次進(jìn)行嵌入式USB的測試，所以對于出現的問(wèn)題是沒(méi)有任何經(jīng)驗可以參考和借鑒的。從串口信息來(lái)看是顯示命令下發(fā)成功的，那問(wèn)題到底出在哪里呢?只有從信號流向一步一步地查找了。工程師首先測試了USB HUB與CPU之間的UpSTream接口，發(fā)現有相應的信號波形出現。也就是說(shuō)USB主機控制器已經(jīng)執行了TEST Packet命令并發(fā)送了測試碼流,問(wèn)題出現在了USB Hub這里，它并沒(méi)有向兩個(gè)Down Stream Facing Port轉發(fā)碼流。而且原廠(chǎng)提供的命令也很奇怪，根據有PC主板測試經(jīng)驗的工程師的意見(jiàn)，對于HUB的測試應該需要指定測試端口才對。而在測試命令中我們并沒(méi)有看到相應的指令而只有簡(jiǎn)單的TEST Packet命令。在詢(xún)問(wèn)了原廠(chǎng)技術(shù)人員后問(wèn)題有了答案：

(1)原來(lái)我們采用的方案只支持一個(gè)USB 主機接口，所以在片上只集成一個(gè)USB 主機 CONtroller，測試命令也是基于主機控制器類(lèi)型的。而我們的板級應用是采用了一個(gè)USB Hub與主機 Controller中繼來(lái)實(shí)現多端口應用的擴展，根本無(wú)法進(jìn)行Hub Down Stream Facing Port的測試。

(2)并且原廠(chǎng)的測試是在CFE模式下通過(guò)下載運行特定的測試程式來(lái)進(jìn)行測試，在這個(gè)階段，并沒(méi)有實(shí)現USB Hub的初始化以及配置字的操作，也就是說(shuō)USB Hub是不可控的無(wú)法進(jìn)入測試模式的設定。我們的多USB主機端口的應用設計使得系統架構中加入了USB Hub進(jìn)行中繼，已經(jīng)超出了原廠(chǎng)設計的USB測試狀態(tài)機控制范疇，導致了無(wú)法通過(guò)原廠(chǎng)提供的測試命令進(jìn)行測試。再次和原廠(chǎng)技術(shù)支持討論新的測試程式的開(kāi)發(fā)從時(shí)間說(shuō)來(lái)看已經(jīng)不實(shí)際了，客戶(hù)非常關(guān)注并要求我們必須盡快給到USB 主機的測試報告。第一次進(jìn)行嵌入式USB 主機測試就遇到如此棘手的問(wèn)題，工程師們一時(shí)間束手無(wú)策。有沒(méi)有另外的方法呢?