一 前语
在高速串行技能如此广泛运用的今日，简略易用的USB堪称是PC渠道上最成功的I/O技能，普及率简直100%。并且跟着终端用户关于高速USB设备运用需求的不断添加，越来越多的嵌入式通讯类终端产品开端添加了USB2.0主机接口的规划以满意客户的运用需求。老练的运用技能由PC渠道转向嵌入式渠道的现已成为一种趋势。为了满意USB2.0一致性运用的需求，全部的USB2.0规划都有必要满意USB IF发布的USB2.0物理层一致性测验要求。相关于比较老练的PC渠道USB2.0 主机测验技能而言，根据通讯类终端的嵌入式USB2.0 主机的测验面对更多的应战。特别是进行二次开发的运用厂商而言，怎么满意USB2.0物理层一致性测验要求很大程度上需求原厂在测验形式以及测验封包方面供给更多的支撑。但运用需求的多样化导致了许多规划架构脱离了原厂的测验状况机操控领域，问题接踵而来。
二 嵌入式USB2.0主机测验
1 产品USB部分原理及测验环境
产品USB操控原理
USB操控主机选用某大型通讯类计划供给商的IAD处理计划，片内集成一个USB2.0操控器，然后经过一个USB HUB中继对外供给2个高速主机接口。
测验设备：
DUT_USB2.0功用框图
2 测验中呈现的问题
本次测验将首要验证产品上两个USB高速主机接口的眼图。关于USB2.0物理层的眼图测验，USB IF在USB2.0 SPEC中有着明晰的眼图模板界说如下：
Transmit Waveform. Template
关于USB高速主机眼图测验的测验办法，USB IF在USB2.0 SPEC中也有明晰的界说，USB2.0主机操控器有必要支撑规则的测验形式。关于眼图的测验则有必要支撑TEST Packet测验形式，接连发送标准的测验码流以测定眼图模板，上升下降时刻，传输颤动以及其他的一些AC目标。也便是说测验是根据原厂关于测验形式的支撑并供给相应的Firmware。预备测验前工程师和原厂交流后顺畅拿到了测验Firmware和测验指令。原厂供给的测验办法是在上电发动之后进入 CFE形式然后下载和运转测验专用Image,这样就能够运用TEST_Packet指令进行眼图的测验了。测验衔接图示如下：
测验衔接图
全部看起来都是那么的顺畅，可是当咱们经过串口进行TEST Packet指令下发之后在两个主机接口却看不到信号波形呈现。由于是第一次进行嵌入式USB的测验，所以关于呈现的问题是没有任何经历能够参阅和学习的。从串口信息来看是显现指令下发成功的，那问题究竟出在哪里呢?只要从信号流向一步一步地查找了。工程师首要测验了USB HUB与CPU之间的UpSTream接口，发现有相应的信号波形呈现。也便是说USB主机操控器现已执行了TEST Packet指令并发送了测验码流,问题呈现在了USB Hub这儿，它并没有向两个Down Stream Facing Port转发码流。并且原厂供给的指令也很古怪，根据有PC主板测验经历的工程师的定见，关于HUB的测验应该需求指定测验端谈锋对。而在测验指令中咱们并没有看到相应的指令而只要简略的TEST Packet指令。在询问了原厂技能人员后问题有了答案：
(1)本来咱们选用的计划只支撑一个USB 主机接口，所以在片上只集成一个USB 主机 CONtroller，测验指令也是根据主机操控器类型的。而咱们的板级运用是选用了一个USB Hub与主机 Controller中继来完结多端口运用的扩展，底子无法进行Hub Down Stream Facing Port的测验。
(2)并且原厂的测验是在CFE形式下经过下载运转特定的测验程式来进行测验，在这个阶段，并没有完结USB Hub的初始化以及装备字的操作，也便是说USB Hub是不可控的无法进入测验形式的设定。咱们的多USB主机端口的运用规划使得体系架构中加入了USB Hub进行中继，现已超出了原厂规划的USB测验状况机操控领域，导致了无法经过原厂供给的测验指令进行测验。再次和原厂技能支撑评论新的测验程式的开发从时刻说来看现已不实践了，客户十分重视并要求咱们有必要赶快给到USB 主机的测验陈述。第一次进行嵌入式USB 主机测验就遇到如此扎手的问题，工程师们一时刻束手无策。有没有别的的办法呢?
3 问题剖析处理
在和客户方面的资深工程师剖析和评论之后，咱们有了一个十分奇妙的处理计划，当然还需求实践的测验来验证。USB专业测验人员都知道，USB IF针对USB一致性测验供给了一个专用测验东西 (USB-IF HS Electrical TEST Tool)以便利开发者进行相关的USB测验。但这个东西只能运转在PC主机上，而咱们的嵌入式体系其实也是经过相应的底层指令来完结这个东西相关的测验功用。从测验拓扑来看，咱们现在的问题首要在于嵌入式操控主机无法完结对USB Hub的操控和测验形式设定。从操控体系的视点来说，不管是嵌入式操控主机仍是PC主机都完结的是USB主机操控器的效果，也便是说咱们能够运用PC主机代替嵌入式操控主机，在一台装有USB-IF HS Electrical TEST Tool的PC上对产品板级USB Hub进行Down Stream Facing Port的TEST Packet测验了。当然，咱们首要要断开嵌入式操控主机与USB Hub之间的Up Stream Facing Port并飞线与PC主机的USB接口衔接。由于测验单扳自身供给5V供电，所以咱们只需求飞出D+/D-/GND三线即可。完结后的图示如下：
USB Hub Up Stream Port飞线图
咱们运用了一台装有USB-IF HS Electrical TEST Tool的ThinkPad R51作为操控渠道，在依照上面的图示进行测验衔接并将产品上电之后咱们在测验东西中挑选了Hub类测验并发现了板级的USB Hub。咱们现已开始完结了之前关于操控体系的想象，图示如下：
操控东西设置界面
在图示中的Port Control栏中挑选TEST Packet指令，在相应的Port栏中挑选咱们需求测验的端口如1，示波器上呈现了咱们期待已久的信号波形(如下)。依照Lecroy示波器USB2.0测验软件中的Step by Step，示波器很快就完结了测验并输出了剖析陈述。有专业的剖析东西便是不一样，咱们根据测验陈述中的要害测验数据，优化了咱们的电路规划使得主机接口的信号愈加抱负(图示如下，本文中不对剖析内容进行打开)。
优化调整后的USB-主机眼图
三 测验总结
此次嵌入式USB2.0主机接口眼图的测验到此算是顺畅完结了，从头回忆一下咱们的测验进程，感受颇深。能够说由于是第一次进行USB高速主机接口的测验，前期的预备工作并不是很充沛。但正是有这些出人意料的问题，让咱们能够愈加深化的了解和剖析USB技能的原理和测验办法，有许多的收成和经历和咱们一同共享：
细心和深化的解读产品的标准是咱们顺畅进行测验的根底和根据，例如此次的USB2.0 SPEC。全部的规划和测验都是根据标准打开的，只要解读了标准，才干保证了解USB2.0的内部架构和状况操控机，才干保证测验的顺畅进行。
真实了解操控体系，此次测验的要害在于工程师首要了解的USB2.0 SPEC的一起斗胆进行了操控主机的假定代替。用归一化的办法来审视咱们的操控体系以及层次化体系功用层面是咱们进行测验规划立异的保证。
一套真实专业有用的剖析设备和东西十分要害，此次运用的美国力科(Lecory)的数字示波器和USB2.0剖析软件关于咱们高效的剖析信号和精确的定位问题十分要害。有了专业仪器厂商的支撑才干保证产品的开发进度和质量。
当然，USB主机信号质量的测验不仅仅是眼图部分，USB IF关于USB2.0一致性测验标准还有许多的测验项目需求完结。并且关于嵌入式USB测验而言，会面对更多的应战，期望本文能够给到从事嵌入式USB开发测验的工程师一些思路和学习。
