STM32的高速USB信号质量测试实现 7 q$ ?9 N. }. Z6 ~- \ 前言* W7 L! e. M! Z4 r$ X8 m! B: [* T STM32提供了丰富的接口资源,其中包括USB FS、USB HS、OTG FS和OTG HS。对于高速USB,由于信号速率相对较高。在开发过程中,会对高速USB信号质量进行测试,例如运用广泛的眼图测试。STM32的高速USB/OTG IP遵循USB 2.0规范,能够配合实现眼图等信号质量测试项。本文中,首先介绍眼图等信号质量测试的实现框架,然后以Cube软件包中USB 设备类的HID例程为基础,提供软件层面的修改。最后通过USB官方提供的HSETT工具,一步一步呈现如何使STM32实现的USB设备进入测试模式,以便使其输出用以获取眼图等测试项的信号。 % C. l" t" Y( p2 a( a0 v 一 信号质量测试背景介绍; F$ R8 K, N& d' t- a0 N( s, l 高速USB信号质量测试,实现框架如下图。 根据测试需要,利用电脑端测试软件工具HSETT,使STM32实现的USB设备进入相应的测试模式。然后利用示波器抓取测试信号,进行信号质量分析。本文中不包含示波器抓取信号的实现描述,读者可以通过文末的参考文档进行了解。 其中,HSETT全称High-speed Electrical Test Tool,是USB官方组织发布的一个发包工具(官网www.usb.org下载)。( I& w% Y% Q, u; n STM32的高速USB IP遵循USB2.0规范,支持多种测试模式,包括Test_J模式、Test_K模式、Test_SE0_NAK模式、Test_Packet模式和Test_Force_Enable模式。更多测试模式内容的介绍请参考USB2.0规范。 更多内容请参考对应型号的参考手册。其中,如果是进行眼图测试,需要进入Test_Packet测试模式。 b+ I' r% I) R2 { i# R 二 软件层面支持3 `, H1 K: v5 } M c1 ~ 本文中实现环境如下:9 D7 h6 b K6 |( @3 `4 O( K7 t 硬件平台: STM32F469I-EVAL Cube软件包版本: v1.16.01 }/ d4 P6 D5 G5 U$ `- [8 B HID例程文件路径 : STM32Cube_FW_F4_V1.16.0\Projects\STM32469I_EVAL\Applications\USB_Device\HID_Standalone. HS Electrical Test Tool (HSETT) 通过上述介绍可以了解到高速USB的信号质量测试,需要USB器件进入测试模式,提供符合测试的信号输出。基于此,下面列出例程中添加及修改处,以实现HID设备对测试模式的支持。 完成上述修改,编译生成执行文件,并加载到STM32F469I-EVAL板。注: 工程中包含三个子工程,分别是STM32469I-EVAL_USBD-FS、STM32469I-EVAL_USBD-HS-IN-FS和STM32469I-EVAL_USBD-HS,选择STM32469I-EVAL_USBD-HS实现高速USB的HID设备功能。# Y5 L1 I2 R) m. y 5 R+ ]' X5 y% ^6 S u3 o 三 测试模式进入 利用USB数据线将STM32F469I-EVAL板上的高速USB口与电脑连接。如果HID例程运行正常,电脑会对将其识别为HID设备,可在电脑的设备管理器中查看,如下图。 C' F2 c( N# V& q1 r , y: j( ^5 d" h- B8 E$ D8 H 打开HS Electrical Test Tool,出现主控制器选择界面,如下图。界面中内容及出现情况与电脑有关,如果电脑仅包含一个主控制器,不会出现选择界面。注意HSETT工具用于USB2.0,如果电脑只有USB3.0主控制器,会出现无法找到USB2.0主控制器的提示,并且不能使用。 从设备管理器进入,查看主控制器属性中的位置路径。查找与HID设备的位置路径关联的主控制器,如下图(主控制器的总线、设备和功能号信息,在下图界面的“常规”标签中)。 : R5 j; z9 y$ R; X% @8 f+ g" m3 \ 根据图中信息确定选择 “PCI总线0、设备29、功能7”,出现选择测试类型的界面,如下图。 本文中介绍USB设备的测试实现。选择 “Device”,单击“TEST”,进入测试模式的界面,如下图。 ) i- ]: d4 q" X+ g# E4 p: @! L* u 界面中列出了挂载在主控制器上的USB设备硬件ID,选择对应的设备。(实验时,对应USB主控制器上只挂载了STM32实现的HID设备。) 点击 “Enumerate Bus”重新与设备建立枚举。枚举成功出现如下提示。4 [$ c% H; w5 ~/ D4 \0 q1 e! y5 S HSETT提供了多种设备命令,如下图。为了实现眼图测试,选择“TEST_PACKET ”,单击“EXECUTE”,向USB设备发送设置Test_Packet模式的命令。 发送成功,并被USB设备正确响应后,出现如下提示。然后可以单击“Return To Main” “Exit”退出HSETT,释放主控制器的控制。 F/ x3 c4 o J, O- S STM32 高速USB进入测试模式,通过USB接口连续循环地向外输出测试需要的信号。在进入测试模式后,信号的发送不受USB数据线连接的影响,断开USB数据线,依然会发送信号,以便获取眼图等测试信号。1 |' [. a9 ?1 q7 l. }$ P " S5 r* K" ?* ^, n 四 小结 本文简略的从STM32角度,描述了高速USB信号质量测试中,涉及到的修改及实现。对于具体的测试及分析,不在本文介绍范围内,读者可以通过提供的参考文档Universal Serial Bus Implementers Forum Device Hi-Speed Electrical Test Procedure,更加全面的了解信号质量测试的步骤及实现。另外,文件中以HID设备为例,但需知测试实现与哪种类型USB设备无关。 6 i" g5 C2 ~6 X. Y# Z9 h/ Q" q 参考文档: Universal Serial Bus Specification v2.0 Universal Serial Bus Implementers Forum Device Hi-Speed Electrical Test Procedure For Agilent Infiniium v1.2 Universal Serial Bus Implementers Forum Device High-speed Electrical Test Procedure For Tektronix v1.5 Universal Serial Bus Implementers Forum Full and Low Speed Electrical and Interoperability Compliance Test Procedure' `% p P) f8 v2 g; L4 A) [$ z RM0386 Reference Manual STM32F469xx and STM32F479xx advanced ARM®-based 32-bit MCUs- M6 c8 \$ M0 k+ S 文档下载1>> 文档下载2>> 更多实战经验>> ' w% v+ k' a+ u$ j |
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