STM32的高速USB信号质量测试实现 2 W' x Q% }" z( q: |$ i: Y 前言 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。 ( I2 h: t* E0 d7 D0 |9 W 一 信号质量测试背景介绍5 B+ G% w# B& M! u 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)。 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。. n+ F1 }( F0 b7 }5 O% F$ \+ m. n# f' e 二 软件层面支持 \3 e2 @3 w* A, a2 ` 本文中实现环境如下: 硬件平台: STM32F469I-EVAL; T! X' Y% L" T, _; c Cube软件包版本: v1.16.02 }, P( I7 d7 e. p% H HID例程文件路径 :3 i, h- T7 u* I+ ^# k STM32Cube_FW_F4_V1.16.0\Projects\STM32469I_EVAL\Applications\USB_Device\HID_Standalone./ S% q( A- O- B+ k' s; {6 T1 p7 {, n 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。5 }) \' Y1 G t* R% ^$ t. L2 z 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。 7 ?: ^( U$ O8 k+ 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。 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)。 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。# }; A& G" a0 B2 m& L4 v: R) B- p 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。 8 p7 A+ z. g5 o( J7 y' }) d0 M 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。 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。 : A+ p1 F3 Z! q u" a! g 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。5 i8 Y( W" i6 R* `& 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。 四 小结& D* h! W; Q n5 R! N 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。 / c) x6 T* n/ \5 ^ 2 K* ?1 h- b6 l0 e# Q) m, j 参考文档:* `4 q0 s7 m( C5 l; A3 l Universal Serial Bus Specification v2.07 N* E2 Y- p) B$ _+ l 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) t. @: i2 N/ b, a7 L: Q# v3 O RM0386 Reference Manual STM32F469xx and STM32F479xx advanced ARM®-based 32-bit MCUs / L8 u4 t* t1 N3 m $ Z% A, G: \. K# \! x8 A $ C8 n. q4 r3 y # t- ^; P3 k( K, r0 b" s4 E 文档下载1>> 文档下载2>> 更多实战经验>> 8 a0 x) O2 v% \& |$ ~: s3 | 2 W! H4 v W/ ?2 v' g; \ |
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