STM32的高速USB信号质量测试实现+ V' e2 i, j, t7 W9 E1 K( _5 V 前言- S* c0 Z3 Y2 K8 s 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。: k/ Y2 r5 Y0 t2 r4 R+ ^6 Z 一 信号质量测试背景介绍5 m$ H; O3 w1 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。; K4 z, b p) G( _' ~% k 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。) D3 T* J/ U/ G$ U! w7 `$ s7 R- a 9 {1 q2 N* l* }0 r J3 B 二 软件层面支持9 x/ A2 D8 H; A$ t5 _ 本文中实现环境如下:8 d3 f/ p6 T6 {$ E/ t" ^. x 硬件平台: STM32F469I-EVAL Cube软件包版本: v1.16.04 V, S' Z9 v& P HID例程文件路径 :* m) o. g9 v; s8 K: U5 g! _9 A STM32Cube_FW_F4_V1.16.0\Projects\STM32469I_EVAL\Applications\USB_Device\HID_Standalone.) I$ z) d+ w% d$ |% W, z( `* X 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。 ( `/ c8 p+ T; v$ ]4 t$ C6 ~* U2 w8 Q) | 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。 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。( K. G$ \& ?9 n. L ' }1 x) P/ [8 d# r" ~! Q( T1 t 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。# ]3 x. ~5 c2 W2 }' o ) Y- m* T# Z1 b+ ^! U 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。 . l7 r7 O% d4 H( ]6 @1 x9 f9 e8 E8 s 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。 9 f7 c5 m2 ~7 X3 R# y" k) O 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。2 p0 V4 i4 i0 a; C 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。5 P0 }; o! }- b& W4 E 四 小结$ C: F: }7 p4 K9 n1 ^ 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。 . Z. J8 m; |1 [3 P 9 n3 L/ K! o& t0 ?. a 参考文档:: C8 z4 B+ c* x8 v+ R. \ Universal Serial Bus Specification v2.08 e5 z+ G ]7 ?' r y 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 v1.57 U( z6 i8 f3 _5 k& [ Universal Serial Bus Implementers Forum Full and Low Speed Electrical and Interoperability Compliance Test Procedure RM0386 Reference Manual STM32F469xx and STM32F479xx advanced ARM®-based 32-bit MCUs 8 {5 v( E5 J2 O, O 文档下载1>> 文档下载2>> 更多实战经验>> , O. I1 v, l2 Z$ \; p9 U7 Z( e; M4 s # `/ y- i1 i( [! |: ^' u6 G" E! \0 P& R |
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