USB 2.0 眼图测试

一、 USB 2.0 测试内容

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USB 信号质量需要测试有：眼图测试、信号速率、包尾宽度、 JK 抖动、 KJ 抖动、连续抖动、单调性测试、上升下降时间，详细如下图：

二、 USB 2.0 测试命令和测试工具

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USB 2.0 SQ 的测试原理是，设置 USB 控制器的 Test Control 寄存器，使 USB 控制器进入 Test Packet Mode， USB 控制器就会持续产生并发送周期性的 Test Pattern。 USB 示波器通过检测 Test Pattern的波形来分析 USB 的信号完整性。 对于 Rockchip 平台的 USB 2.0 Device 和 USB 2.0 Host 接口，设置USB 控制器进入 Test Packet Mode 的方法有所不同， 测试命令如表1：USB 2.0 Device，可以使用测试命令或者测试软件XHCI Electrical Test Tool设置 USB 控制器进入 TestPacket Mode USB 2.0 Host，只能使用测试命令设置 USB 控制器进入TestPacket Mode
 

 

三、 USB 2.0 测试环境

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测试 USB 2.0 SQ，需要使用已安装 USB 专业测试软件的示波器，比如 Agilent 9000 系列示波器（或90000 系列）、 Tektronix、 LeCroy 系列的示波器。本文档主要介绍 LeCroy 系列示波器的 USB 2.0 测试环境，需要的工具如下：
1、 650ZI 2.5Ghz 示波器，安装 USB 2.0 测试软件；
2、 win7以上系统笔记本电脑一台，安装测试软件XHCI Electrical Test Tool
3、 SMA接口同轴线
4、 USB测试 夹具
5、 USB 2.0 cable
6、 支持usb2.0 U盘一只

四、 USB 2.0 HOST 测试步骤

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1、将待测设备上电， 设备待测 USB 口通过 cable 线连接测试夹具 SQ DEVICE J24 口， 夹具 J18 连接一个 U 盘， 如图 1；

 图 1

2、 设备连接串口（RK 常见波特率有 1500000,115200），进入 root 模式后下发测试指令；（不同型号的指令不同，请查询表 1）
3、 将设备待测 USB 口通过 cable 线连接测试夹具 SQ HOST J29 口， 夹具的 J106,J107 通过 SM A 同轴线与示波器的 2,3 通道连接，如图 2；

 图 2

调用示波器 USB 测试软件 qualiphy，选择 usb2.0,/High Speed Host ALL tests，点击 start， 后续弹窗依次点击 ok，测试完成后会自动生成 PDF 报告， 如图 3~5

 

 图 3

  图 4

   图 5

五、 USB 2.0 device 测试步骤

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1、将待测设备上电， 陪测笔记本电脑通过 cable 线连接测试夹具 SQ DEVICE J24 口， 夹具 J18 连接设备待测 USB 口， Vbus 连接示波器 USB 口提供供电， 将夹具 S7 开关置于 INIT 端， 如图 6；

 图 6

2、打开陪测电脑测试软件 XHCI Electrical Test Tool， 选择 device 模式，点击 test 进入，选择 device端口（一般为第一个）， device command 选择为 TEST_PACKET， 点击 EXECUTE， 如图 7~8；
 

 图 7

 图 8

 3、将夹具 S7 开关置于 TEST， 设置成功后，示波器即出现测试波形，如图 9

 

 图 9

5、 调用示波器 USB 测试软件 qualiphy，选择 usb2.0,/High Speed device ALL tests，点击 start， 后续弹窗依次点击 ok，测试完成后会自动生成 PDF 报告；
 

六、 USB 2.0 测试结果分析

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USB 2.0 眼图模板有两种不同的标准：近端（ Near End）和远端（ Far End）。在 High Speed SignalQuality 测试中，若待测 USB 的端口直接通过小于 10cm 的线缆与测试夹具相连，则采用 Near End眼图模板。若待测的 USB 端口通过大于 10cm 的线缆与测试夹具相连，则采用 Far End 眼图模板。在Rockchip 平台的 USB 2.0 眼图测试中，为保证 USB 2.0 信号质量的可靠性，我们的测试夹具和线材统一采用更为严格的Near End 眼图模块作为参考标准。图 10 和图 11 分别是使用 Near End和 Far End 眼图模板的标准USB 眼图。

 

 图 10

 图11

从图 10 和图 11 中，可以看出，标准的 USB 2.0 眼图呈现为一个迹线又细又清晰的“眼睛”， “眼”张开得很大。当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，引起“眼”部分闭合。 若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊， “眼”开启得小了，因此， “眼”张开的大小表示了失真的程度，反映了码间串扰的强弱。