【技术文章】USB 3.2 框架 & 标准测试

新加坡商技流创新有限公司台湾分公司 Granite River Labs
曾威华 Wing Tseng

本篇文章将针对 USB3.2 框架及标准测试做介绍,这两部分属于协议层(Protocol Layer)及 Function 的测试。

USB3.2 框架(Framework)测试 Framework 测试因为主要的测试项目皆为 TD9.X 开头,所以我们说的Chapter9 或 CV 测试也是在指 Framework 测试。使用的软件工具是 USB-IF 协会提供的Command Verifier,目前 CV 工具有 USB30CV、USB20CV、HUB30CV、 XHCICV、EHCICV 和 MHU3CV。一个待测物需要测试其最高速及 High Speed、Full Speed的 Chapter9,另外还需测试该待测物的Device Class Test,接着我们将对最常见的Chapter9 测试做介绍。USB 装置状态被分类为以下几种, 见表(一):

表(一)

连接USB3.2主机(Host)和装置(Device)后会互相向对方请求许多描述(Descriptor),在请求这些Descriptor时会用 到 Setup Packet,Setup Packet的组成整理如表(二):

表(二)

bRequest的标准装置请求(Standard Device Requests)整理如下表(三):

表(三)

在Framework 测试中,测试目的为待测物的固件宣告是否正确及小部分的Function测试(如:Function Remote Wakeup 和 Enumeration 测试),测试软件会对我们的待测物发送不同的bRequest及Function的测试,即可比对待测物的宣告是否如实际状况相同。当中几个常见的测试失败有:U1及 U2没开启、Self-Power 或 Bus-Power宣告错误、bcdUSB 的版本命名宣告错误。

 

  • USB3.2 Interoperability 测试

在USB3.2产品拿认证的测试当中,一定会需要测试产品的功能性,这是 IOP(Interoperability)测试的目的。测试 原理就是将我们的待测物与Gold Tree连接起来之后,进行我们整个Gold Tree及待测物的功能性验证,若整个Gold Tree及待测物的功能性都能够正常运作,则代表通过此测试。因USB接口最多可以接5层Hub,所以Gold Tree的设计都是在这样的环境下做测试。这边提供范例为USB3.2 Gen2 Peripheral的Modified IOP测试环境如图 (一):

图(一) 来源 : xHCI Interoperability Test Procedures

接着就可利用IOP环境图来测试待测物的功能性,测试步骤整理如下表(四):

表(四)

以USB3.2 Gen2 Peripheral 测试为例子,测试完待测物在其最高速 SuperSpeedPlus 的 IOP 环境之后,还需将待测物分别降速到 SuperSpeed、High Speed 及 Full Speed 的 IOP 环境去做测试,测试步骤整理如表(五):

表(五)

 

若今天USB3.2 产品可能是Compound Device甚至是要过 Silicon 测试时,所需要测试的 Gold Tree 环境也更为多样,因测试目的及原理皆大同小异,所以我们就举一个例子为代表。

 

另外在 IOP 的 CTS 之中,除了与 Gold Tree 的功能性测试之外,还有与省电状态相关的 U1/U2 测试及 L1/LPM 测试,针对不同 USB3.2 产品所需测项也整理如表(六):

表(六)

 

U1/U2 测试、LPM 测试及L1测试的测试标准也整理如表(七):

表(七)

最后则是我们Current Measurement的部分,用于 Upstream Port 测试,测试目的为待测物在不同状态时的电流拉载不可超过规范值,以确保待测物的功耗不会过高且在安全的范围值之内。Current Measurement 测试会搭配 CV 测试工具,SuperSpeedPlus/High Speed 和SuperSpeed/High Speed的Current Measurement 使用到 USB30CV, High Speed/Full Speed的 Current Measurement 使用到 USB20CV。在USB3.2产品最大电流拉载宣告分有High Power及 Low Power 两种定义整理如表(八):

表(八)

High/Full Speed的Current Measurement测试在EHCI Controller下,规范整理如表(九):

表(九)

SuperSpeed/High Speed 的 Current Measurement 测试在 xHCI Controller 下,规范整理如表(十):

表(十)

SuperSpeedPlus/High Speed 的 Current Measurement 测试在 ASMedia Add-in Card(ASM3142)下,规范整理如表(十一):

表(十一)

 

参考文献:

  • Universal Serial Bus 3.2 Specification, September 22, 2017
  • Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification, July 14, 2017
  • xHCI Interoperability Test Procedures For Peripherals, Hubs and Hosts, Revision 0.95, October 2018
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作者

GRL台湾测试工程师 曾威华 Wing Tseng

擅长USB、PCIe、SATA及DDR接口测试。GRL技术文章作者及演讲讲师。希望藉由帮助大家顺利测试拿到接口Logo,彼此互相交流共同成长飞翔。

 

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