CN104820637A

CN104820637A - 一种手持式usb3.0协议分析仪

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Publication number: CN104820637A
Application number: CN201510185453.0A
Authority: CN
Inventors: 张子光; 胡亚平; 包思云; 吴恒奎; 李其
Original assignee: CETC 41 Institute
Current assignee: CETC 41 Institute
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2035-04-17
Also published as: CN104820637B

Abstract

本发明涉及测试技术领域，具体涉及一种手持式USB3.0协议分析仪，其特征在于，包括：数据捕获、过滤与触发模块、协议解析模块、协议仿真模块、统计模块、控制模块和人机接口模块；本发明手持式USB3.0协议分析仪的软件采用层次化设计，分为硬件控制层、驱动层和应用层；硬件采用高集成化设计方法，克服了现有测试仪器存在的易用性差、不便携和价格昂贵等问题，使得本发明手持式USB3.0协议分析仪不仅满足USB3.0协议分析和USB3.0协议仿真测试的需求，而且简单易用、便于携带。

Description

一种手持式USB3.0协议分析仪

技术领域

本发明涉及测试技术领域，具体涉及一种手持式USB3.0协议分析仪。

背景技术

随着USB3.0技术得到越来越广泛的应用，具有USB3.0接口的个人计算机、消费及移动类产品也越来越多。在USB3.0主从设备终端应用范围日益广泛的情况下，针对USB3.0设备终端的简单易用的自动化测试仪器并不多见，导致目前大批量生产的USB3.0设备终端检测需要消耗大量的人力成本；此外，在USB3.0接口的开发过程中，更是需要方便、实用的USB3.0协议分析设备。然而目前市场上的USB3.0协议分析仪普遍采用协议发生器和分析仪独立设计，并且都需要通过外部计算机控制进行测试，需要协议发生器和分析仪协作才能进行一致性测试，而且国外产品价格昂贵，发生器生成USB3.0测试数据需要进行复杂的数据编程，易用性差且价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种手持式USB3.0测试仪，以解决现有USB3.0测试仪存在的易用性差、不便携和价格昂贵等问题。

为达上述目的，本发明提供了一种手持式USB3.0协议分析仪，包括：数据捕获、过滤与触发模块、协议解析模块、协议仿真模块、统计模块、控制模块和人机接口模块；其中，

所述数据捕获、过滤与触发模块包括数据捕获子模块、数据过滤子模块以及数据触发子模块；

所述数据捕获子模块用于将USB3.0主从设备链路建立和数据传输过程中发送的数据包按照捕获时间先后顺序进行存储，并将所捕获的数据包发送给协议解析模块进行分析；

所述数据过滤子模块用于控制捕获特定类型的数据包；

所述数据触发子模块用于在捕获到所述特定的数据包后开始存储捕获的数据；

所述协议解析模块，用于对所捕获的数据包进行分析，得到该捕获数据包的包类型、包格式和负载数据，并对数据包的进行循环冗余CRC校验；

所述协议仿真模块，用于模拟主从设备在USB3.0、USB2.0协议不同速率下的数据包并通过接口向待测设备发送所述不同速率下的数据包；

所述统计模块，用于实时统计各种数据包数量，并分类统计主从设备传输的数据包数量和包字节数，计算实时流量，统计最大、最小流量值；

所述控制模块，用于控制所述数据捕获、过滤与触发模块、协议解析模块、协议仿真模块、统计模块和人机接口模块协调运行；

所述人机接口模块，用于接收输入的控制信息，显示测试结果。

可选的：该分析仪兼容USB3.0和USb2.0协议测试，采用WinCE操作系统作为系统平台。

可选的：所述协议解析模块还用于根据收发的数据包及接口芯片的状态引脚指示电平状态分析出当前USB总线链路及链路训练和状况状态机LTSSM所处状态。

所述协议仿真模块还用于自动依次实现对被测设备在被测设备兼容的传输速率下进行链路层测试、传输层测试、应用层测试一致性测试以及吞吐量测试，并生成详细的测试记录。

优选的：该协议分析仪采用一种薄膜场效应晶体管TFT触摸屏作为所述人机接口模块及输入输出平台；采用USB3.0物理层收发器和现场可编程门阵列FPGA芯片构成数据捕获和发送通道，包含一个host端口和一个device端口；在FPGA中设计所述数据捕获、过滤与触发模块、协议仿真模块和数据统计模块；采用集成了Dual Core ARM、Cortex-A9 CPU、512MB DDR2以及实时时钟的ARM高性能嵌入式计算机模块作为主控模块；在主控模块的应用软件中实现协议解析模块功能；采用DDR3存储器作为捕获数据包的存储空间；其中数据捕获、过滤与触发模块和数据仿真模块通过PHY芯片跟被测设备进行数据交互；主控模块通过FPGA与DDR3进行数据交互。

本发明能够达到以下有益效果：

本发明手持式USB3.0协议分析仪的软件采用层次化设计，分为硬件控制层、驱动层和应用层；硬件采用高集成化设计方法，克服了现有测试仪器存在的易用性差、不便携和价格昂贵等问题，使得本发明手持式USB3.0测试仪不仅满足USB3.0协议分析和USB3.0协议仿真测试的需求，而且简单易用、便于携带。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明手持式USB3.0协议分析仪的软件构架的示意图；

图2是本发明手持式USB3.0协议分析仪的硬件构架的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，为本发明手持式USB3.0协议分析仪的软件构架的示意图，包括：数据捕获、过滤与触发模块101、协议解析模块102、协议仿真模块103、统计模块104、控制模块105和人机接口模块106；其中，

所述数据捕获、过滤与触发模块101包括数据捕获子模块、数据过滤子模块以及数据触发子模块；

所述数据过滤子模块用于控制捕获特定类型的数据包；

所述协议解析模块102，用于对所捕获的数据包进行分析，得到该捕获数据包的包类型、包格式和负载数据，并对数据包的进行循环冗余CRC校验；

所述协议仿真模块103，用于模拟主从设备在USB3.0、USB2.0协议不同速率下的数据包并通过接口向待测设备发送所述不同速率下的数据包；

所述统计模块104，用于实时统计各种数据包数量，并分类统计主从设备传输的数据包数量和包字节数，计算实时流量，统计最大、最小流量值；

所述控制模块105，用于控制所述数据捕获、过滤与触发模块、协议解析模块、协议仿真模块、统计模块和人机接口模块协调运行；

所述人机接口模块106，用于接收输入的控制信息，显示测试结果。

进一步的：该分析仪兼容USB3.0和USB2.0协议测试，采用WinCE操作系统作为系统平台。WinCE系统与常用的Windows XP界面相似，用户易于接受上手快。此外，软件界面采用图形化设计，各模块控制按钮功能清晰明确，易于使用。

进一步的：所述协议解析模块还用于根据收发的数据包及接口芯片的状态引脚指示电平状态分析出当前USB总线链路及链路训练和状况状态机LTSSM所处状态。

进一步的：所述协议仿真模块还用于自动依次实现对被测设备在被测设备兼容的传输速率下进行链路层测试、传输层测试、应用层测试一致性测试以及吞吐量测试，并生成详细的测试记录。

图2是本发明手持式USB3.0协议分析仪的硬件构架的示意图，如图所示：

该协议分析仪采用一种薄膜场效应晶体管TFT触摸屏作为所述人机接口模块及输入输出平台；采用USB3.0物理层收发器和现场可编程门阵列FPGA芯片构成数据捕获和发送通道，包含一个主host端口和一个设备device端口；在FPGA中设计所述数据捕获、过滤与触发模块、协议仿真模块和数据统计模块；采用集成了双核Dual Core ARM、Cortex-A9CPU、512MB DDR2以及实时时钟的ARM高性能嵌入式计算机模块作为主控模块；在主控模块的应用软件中实现协议解析模块功能；采用第三代双倍数据率同步动态随机存取存储器DDR3存储器作为捕获数据包的存储空间；其中数据捕获、过滤与触发模块和数据仿真模块通过PHY芯片跟被测设备进行数据交互；主控模块通过FPGA与DDR3进行数据交互。

优选的，本发明手持式USB3.0测试仪的数据包捕获和发送通路的host端口和device端口，均采用标准USB3.0连接器和USB3.0PHY收发器芯片等硬件器件实现。host端口和device端口捕获的数据包通过USB3.0物理层PHY收发器芯片与在现场可编程逻辑阵列FPGA中的数据分析模块进行数据交互。在现场可编程逻辑阵列FPGA中的数据仿真模块生产的数据包通过USB3.0物理层PHY收发器芯片经host端口或device端口发送。在本实施例中，host端口采用USB3.0标准A型插座，host端口采用USB3.0标准B型插座，USB3.0PHY收发器芯片的型号为TUSB1310A。USB3.0协议测试时，TUSB1310A与FPGA之间采用PIPE(The Phy Interface for the USB Architectures)总线接口,该总线接口支持工作在250MHZ下16-Bit SDR模式。将端口接收到的差分串行数据转换成16位并行数据发送给FPGA。此外，USB3.0PHY收发器芯片的型号为TUSB1310A。USB3.0协议测试时，TUSB1310A与FPGA之间采用ULPI(UTMI Low-Pin-Interface)总线接口,该总线接口支持工作在60MHZ下8-Bit SDR模式。将端口接收到的差分串行数据转换成8位并行数据发送给FPGA。

优选的，本发明手持式USB3.0测试仪的数据显示模块数据分析模块、数据统计模块、协议仿真模块和控制模块均在大规模现场可编程逻辑器件FPGA中采用VHDL硬件描述语言实现，本实例中选用了Xilinx公司的V6系列高性能FPGA。

优选的，本发明手持式USB3.0测试仪采用锂电池供电，并优选选用低功耗元器件，保证测试仪的续航时间。较好满足了便携使用的要求。

通过以上实施例，本发明能够达到以下有益效果：

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种手持式USB3.0协议分析仪，其特征在于，包括：数据捕获、过滤与触发模块、协议解析模块、协议仿真模块、统计模块、控制模块和人机接口模块；其中，

所述数据过滤子模块用于控制捕获特定类型的数据包；

所述协议解析模块，用于对所捕获的数据包进行分析，得到该捕获的数据包的包类型、包格式和负载数据，并对数据包的进行循环冗余CRC校验；

2.根据权利要求1所述手持式USB3.0协议分析仪，其特征在于：该分析仪兼容USB3.0和USb2.0协议测试，采用WinCE操作系统作为系统平台。

3.根据权利要求1所述手持式USB3.0协议分析仪，其特征在于：所述协议解析模块还用于根据收发的数据包及接口芯片的状态引脚指示电平状态分析出当前USB总线链路及链路训练和状况状态机LTSSM所处状态。

4.根据权利要求1所述手持式USB3.0协议分析仪，其特征在于：所述协议仿真模块还用于自动依次实现对被测设备在被测设备兼容的传输速率下进行链路层测试、传输层测试、应用层测试一致性测试以及吞吐量测试，并生成详细的测试记录。

5.根据权利要求1所述手持式USB3.0协议分析仪，其特征在于：

该协议分析仪采用一种薄膜场效应晶体管TFT触摸屏作为所述人机接口模块及输入输出平台；采用USB3.0物理层收发器和现场可编程门阵列FPGA芯片构成数据捕获和发送通道，包含一个host端口和一个device端口；在FPGA中设计所述数据捕获、过滤与触发模块、协议仿真模块和数据统计模块；采用集成了Dual Core ARM、Cortex-A9CPU、512MBDDR2以及实时时钟的ARM高性能嵌入式计算机模块作为主控模块；在主控模块的应用软件中实现协议解析模块功能；采用DDR3存储器作为捕获数据包的存储空间；其中数据捕获、过滤与触发模块和数据仿真模块通过PHY芯片跟被测设备进行数据交互；主控模块通过FPGA与DDR3进行数据交互。