CN104090198B - 一种usb 3.0线缆测试方法及其测试装置 - Google Patents
一种usb 3.0线缆测试方法及其测试装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种USB 3.0线缆测试方法及其装置，包括两颗USB 3.0芯片，以及连接在两颗芯片之间的待测USB 3.0线缆，将两颗USB 3.0芯片设置进入回环模式，观察USB芯片回环模式训练结果，判断待测线缆是否正常。如果发现USB芯片，无法进入回环模式，则说明待测线缆不能用于实际使用。如果能够进入回环模式，则根据USB芯片中的错误数来判断待测线缆的质量情况。当错误数大于所述阈值时，认为测试失败。本发明利用了回环模式，操作方式简单，成本低，测试过程模拟了最终用户的使用过程，测试结果和USB 3.0线缆在最终使用过程中的表现有较好的一致性，且测试过程中人工参与很少，大大提高了测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及USB 3.0通信领域，具体的，涉及一种USB 3.0线缆测试方法及其测试装置。
背景技术
随着USB 3.0技术的普及，人们对于USB 3.0 线缆的需求越来越大。而目前USB3.0 线缆的测试方法给USB 3.0线缆的大批量生产带了障碍。传统的USB 3.0 线缆测试方法包括：专用仪器测试、简易手持仪器测试和人工测试等。
其中专用仪器测试有很高的权威性，它通过测量USB 3.0线缆的阻抗、串扰、偏差等技术指标来综合评价待测线缆的质量。但是这种专用仪器价格非常昂贵，而且测试效率低，要求操作者有很高的专业技能，因此无法满足大批量生产的需求，比较适合小批量的样品测试。目前市面上的简易手持仪器对USB 3.0线缆的测试主要为测试线缆的阻抗，而对其他指标如串扰、偏差等无法定性或定量地测量，无法真实地反应线缆的质量情况。某些有质量问题的线缆能够通过简易手持仪器的测试，但实际却无法正常使用。而且这种测试方法对于USB 3.0有源光缆无法奏效。人工测试主要是将待测USB 3.0线缆接到电脑的USB 3.0接口，另一端接USB 3.0设备，然后通过电脑对USB 3.0设备反复进行读、写操作，通过电脑软件对比读、写得到的数据，以测试USB 3.0设备能否正常工作。这种测试方法基本能保证通过测试的线缆可以使用，但是测试过程中需要大量的人为参与，且测试中需要使用电脑，体积大，成本高，测试效率较低，也不适合在大批量生产。
因此，如何解决大批量生产中USB 3.0线缆的测试问题。不仅可以测试USB 3.0铜线而且可以测试USB 3.0 有源光缆，在测试中同时兼顾测试的有效性和测试效率，减少了测试过程中的人工参与成为现有技术亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种USB 3.0线缆测试方法以及使用该方法的测试装置，通过简便的方法实现针对包括USB 3.0有源光缆在内的线缆的测试。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种USB 3.0线缆测试方法，包括第一USB 3.0芯片，第二USB 3.0芯片，以及连接在两颗USB 3.0芯片之间的待测USB 3.0线缆，其特征在于所述USB 3.0线缆测试方法为，将两个USB 3.0芯片设置进入回环模式，其中第一USB 3.0芯片通过所述待测USB 3.0线缆向第二USB 3.0芯片发送数据，第二USB 3.0芯片将收到的数据返回给第一USB 3.0芯片,观察USB 3.0芯片回环模式训练结果，判断所述待测USB 3.0线缆是否正常。
特别地，如果发现所述USB 3.0芯片，无法进入回环模式，则说明所述待测USB 3.0线缆不能用于实际使用。
特别地，如果能够进入回环模式，则根据第一USB 3.0芯片中的错误数来判断待测USB 3.0线缆的质量情况。
设置一个阈值，当第一USB 3.0芯片中的错误数大于所述阈值时，认为测试失败，所述待测USB 3.0线缆在实际使用中可能会遇到问题。
其中，可以利用如下公式计算错误数：
错误数 = 错误率*测试时间*数据速率。
其中，数据速率为5Gbps，错误率为10-10。
特别地，还具有一显示终端，所述第一USB 3.0芯片通过串口或其他方式将错误数发送给电脑而后传递给显示终端，或者直接发送给诸显示终端进行显示。
特别地，所述USB 3.0芯片包括USB 3.0主机中的芯片、USB 3.0 集线器中的芯片，或者其他用途的芯片。
特别地，所述的待测USB 3.0线缆，包括USB 3.0铜缆和USB 3.0有源光缆。
本发明还公开了一种USB 3.0线缆测试装置，其特征在于：包括第一USB 3.0芯片，第二USB 3.0芯片，连接在两颗USB 3.0芯片之间的待测USB 3.0线缆，以及显示装置，该测试装置利用上述的USB3.0线缆测试方法进行测试。
本发明的测试方法和测试装置，利用了USB 3.0规范中的回环模式，模拟一种真实的运行环境，数据真实可靠，且操作方式简单。仅仅使用两颗USB 3.0芯片，其价格要远远低于专业测试仪器。而且测试过程还模拟了最终用户的使用过程，因此测试结果和USB 3.0线缆在最终使用过程中的表现有较好的一致性。而且测试过程中人工参与很少，每个操作工可以同时操作多个测试项目，大大提高了测试效率。
附图说明
图1 是根据本发明的具体实施例的实施USB 3.0线缆测试方法的测试机构图；
图2是根据本发明的另一具体实施例的实施USB 3.0线缆测试方法的测试机构图。
图中的附图标记所分别指代的技术特征为：
1、第一USB 3.0芯片；2、第一USB 3.0芯片；3、待测USB 3.0线缆；4、显示装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
根据USB 3.0规范，任何具有USB 3.0物理层的接口芯片都需在一定条件下进入回环模式。进入回环模式的条件为：两颗USB 3.0接口芯片通过有效的线缆连接后，两颗芯片会互发一串信号序列对两颗芯片之间的链接进行“训练”。
由于在回环模式中，数据需要在两颗芯片之间来回传递，自然就模拟了一种真实可靠的数据传输，数据传输的可靠性也在很大程度上依赖连接在两个芯片之间的USB 3.0线缆。因此，本发明的测试方法的原理在于：利用USB 3.0的回环模式，将两颗USB 3.0芯片连接待测USB 3.0线缆，设置所述两颗USB 3.0芯片进入回环模式，此时，通过观察回环模式训练的结果，有效地对USB 3.0线缆进行测试。
实施例1：
参见图1，公开了实施本发明的USB 3.0测试方法的测试机构图，包括第一USB 3.0芯片1，第二USB 3.0芯片2，以及连接在两颗USB 3.0芯片之间的待测USB 3.0线缆3，所述USB 3.0线缆测试方法为，将两个USB 3.0芯片设置进入回环模式，其中第一USB 3.0芯片1通过待测USB 3.0线缆向第二USB 3.0芯片2发送数据，第二USB 3.0芯片2将收到的数据返回给第一USB 3.0芯片1,观察USB 3.0芯片回环模式训练结果，判断待测USB 3.0线缆是否正常。
根据USB 3.0的规范，第一USB 3.0芯片1会自动检测是否收到第二USB 3.0芯片2所发出的回环数据并与发出的数据作对比，并记录错误值，不需要其他的测量仪器。因此，回环模式实际上是一种接近于实际的数据传输测试，利用该模式可以简单有效地测试待测USB 3.0线缆。
普通的USB 3.0芯片都支持这种回环模式(loopback mode)。如果两个芯片通过有效地线缆相连，它们会尝试建立连接(training)，此时某个芯片向对端发送一个特殊的序列，另一个芯片会针对该特殊的序列做出响应，将所得到的特殊的序列返回该发送端的芯片，则两个芯片之间的连接状态将会进入回环模式。在两颗芯片的内部都有指示连接状态的内部状态机或者寄存器，芯片内部的程序通过读取内部状态机或者寄存器的值就可以确定连接是否进入了回环模式。
如果发现所述USB 3.0芯片，包括第一USB 3.0芯片或者第二USB 3.0芯片，在线缆连接后，能够进行数据的传送，但无法得到特殊的序列，即无法建立回环模式，说明待测USB3.0线缆没有将第一USB 3.0芯片和第二USB 3.0芯片有效的连接起来，所述待测USB 3.0线缆不能用于实际使用。上述情况包括第一USB 3.0芯片发送特殊的序列，但第二USB 3.0芯片接收不到，或者只能接收到部分序列，从而导致无法建立回环模式，或者说虽然第二USB3.0芯片接收了特殊的序列，但第一USB 3.0芯片无法接收到返回的特殊的序列，从而导致无法建立回环模式。
如果两个芯片能够通过特殊的序列进入回环模式，则根据第一USB 3.0芯片1中的错误数来判断待测USB 3.0线缆3的质量情况。
进一步优选的，第一USB 3.0芯片1中的错误数可能很大，此时可以设置一个阈值，当错误数大于所述阈值时，认为测试失败，所述待测USB 3.0线缆在实际使用中可能会遇到问题。
其中，错误数的计算公式为：
错误数 = 错误率*测试时间*数据速率。
USB 3.0的速度速率为5Gbps。使用者可以规定线缆允许的错误率，例如10-10，那么就可以根据测试时间设定相应的阈值。
实施例2：
参见附图2，公开了根据本发明的另一具体实施例的USB 3.0测试方法的测试机构图。实施例2与实施例1基本相同，不同的是，还具有显示装置4，所述显示终端4用于显示从第一USB 3.0芯片中读取的错误数据。
其中，所述第一USB 3.0芯片通过串口或其他方式将错误数发送给电脑而后传递给显示终端，或者直接发送给诸如LCD的显示终端进行显示。
所述USB 3.0芯片包括USB 3.0主机中的芯片、USB 3.0 集线器中的芯片，或者其他用途的芯片。
在一个具体的实施例中，USB 3.0 接口芯片可选用Cypress 公司的FX3芯片。该芯片自带USB 3.0 逻辑电路和ARM9处理器核心。ARM9处理器可以读取USB 3.0接口的状态并对USB 3.0接口进行操作。因此处理器可以进行如下操作：
1.让 USB 3.0接口在检测到线缆连接后，发送特殊的序列，尝试建立回环模式；
2.根据是否收到特殊的序列，确认USB 3.0 链接进入回环模式；
3.读取回环模式下错误数；
4.通过串口或其他方式将读取到的错误数发送给电脑，或者通过LCD进行显示。例如，FX3上有不少GPIO，挑出两根提取错误数据即可驱动LCD进行显示。
具体而言，所述第一USB 3.0芯片1中的程序进行如下步骤：
1.引导线缆连接，发送特殊的序列，尝试进入回环模式；
2.判断链接状态，确认USB 3.0 链接进入回环模式；
3.进行错误计数并进行显示。
所述第二USB 3.0芯片2中的程序职责较为简单，只需使能芯片的USB 3.0接口即可。
实施例3：
本发明还公开了一种USB 3.0线缆测试装置，包括第一USB 3.0芯片1，第二USB3.0芯片2，连接在两颗USB 3.0芯片之间的待测USB 3.0线缆3，以及显示装置4，该测试装置利用上述的测试方法进行测试。
本发明所述的待测USB 3.0线缆，包括USB 3.0铜缆和USB 3.0有源光缆。
本发明使用两颗USB 3.0芯片通过待测USB 3.0线缆连接后进入USB 3.0的回环模式，并在回环模式中通过读取USB 3.0芯片内部的错误计数来判断待测USB 3.0线缆的质量。如果无法进入回环模式，说明线缆质量很差，测试失败。如果测试过程中错误数超过设定的阈值也可以认为测试失败。
因此，本发明只需要采用USB 3.0芯片，包括USB 3.0主机或者USB 3.0集线器中的USB 3.0芯片，通过回环模式进行线缆测试。具有如下特点：
1、体积小。无论是USB 3.0主机或者USB 3.0集线器中的USB 3.0芯片，体积都非常小。根据该方法制作的测试装置，仅仅包含USB 3.0芯片，体积完全可以控制在10X10X5cm以内。
2、操作简便。现有的人工测试，需要在电脑中使用1-2个软件来观察USB 3.0设备能否正常工作，测试过程中需要使用鼠标/键盘进行软件操作。相比之下，根据该方法制作的测试仪，可以只需按一个按钮，并观察显示装置就可以。
本发明的测试方法和测试装置，利用了USB 3.0规范中的回环模式，模拟一种真实的运行环境，数据真实可靠，且操作方式简单。仅仅使用两颗USB 3.0芯片，其价格要远远低于专业测试仪器。而且测试过程还模拟了最终用户的使用过程，因此测试结果和USB 3.0线缆在最终使用过程中的表现有较好的一致性。而且测试过程中人工参与很少，每个操作工可以同时操作多个测试项目，大大提高了测试效率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。
Claims (8)
1.一种USB 3.0线缆测试方法，包括第一USB 3.0芯片，第二USB 3.0芯片，以及连接在两颗USB 3.0芯片之间的待测USB 3.0线缆，
其特征在于所述USB 3.0线缆测试方法为，将两个USB 3.0芯片设置进入回环模式，其中第一USB 3.0芯片通过所述待测USB 3.0线缆向第二USB 3.0芯片发送数据，第二USB 3.0芯片将收到的数据返回给第一USB 3.0芯片,观察USB 3.0芯片回环模式训练结果，判断所述待测USB 3.0线缆是否正常；
所述USB 3.0芯片包括USB 3.0主机中的芯片、USB 3.0集线器中的芯片，或者其他用途的芯片；
所述的待测USB 3.0线缆，包括USB 3.0铜缆和USB 3.0有源光缆。
2.根据权利要求1所述的USB 3.0线缆测试方法，其特征在于：
如果发现所述USB 3.0芯片，无法进入回环模式，则说明所述待测USB 3.0线缆不能用于实际使用。
3.根据权利要求1或2所述的USB 3.0线缆测试方法，其特征在于：
如果能够进入回环模式，则根据第一USB 3.0芯片中的错误数来判断待测USB 3.0线缆的质量情况。
4.根据权利要求3所述的USB 3.0线缆测试方法，其特征在于：
设置一个阈值，当第一USB 3.0芯片中的错误数大于所述阈值时，认为测试失败，所述待测USB 3.0线缆在实际使用中可能会遇到问题。
5.根据权利要求4所述的USB 3.0线缆测试方法，其特征在于：
可以利用如下公式计算错误数：
错误数＝错误率*测试时间*数据速率。
6.根据权利要求5所述的USB 3.0线缆测试方法，其特征在于：
其中，数据速率为5Gbps，错误率为10-10。
7.根据权利要求6所述的USB 3.0线缆测试方法，其特征在于：
还具有一显示终端，所述第一USB 3.0芯片通过串口或其他方式将错误数发送给电脑而后传递给显示终端，或者直接发送给诸显示终端进行显示。
8.一种USB 3.0线缆测试装置，其特征在于：
包括第一USB 3.0芯片，第二USB 3.0芯片，连接在两颗USB 3.0芯片之间的待测USB3.0线缆，以及显示装置，该测试装置利用权利要求1-7中任意一项所述的USB3.0线缆测试方法进行测试。
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