CN109062751A - 一种USB Type-C接口快速测试系统及方法 - Google Patents

一种USB Type-C接口快速测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种USB Type‑C接口快速测试系统及方法，所述系统至少包括：Type‑C信号输入接口；Type‑C协议主控制器；USB2.0模块；USB3.0模块；Display Port模块；电子负载。上位机控制MCU发送测试指令给Type‑C协议主控制器控制信号切换至不同功能，再控制相应功能模块接入电路，实现对Type‑C的完整性测试。正反切换模块用于模拟Type‑C接口正反插。分别控制各模块测试Type‑C接口，然后通过正反切换模块将测试接口切换到反插模式重新测试。仅需一次插拔，即实现Type‑C的快速测试，提高了测试效率。

Description

一种USB Type-C接口快速测试系统及方法
技术领域
本发明涉及一种USB Type-C接口测试技术领域，特别是涉及一种USB Type-C接口快速测试系统及其测试方法。
背景技术
USB Type-C是USB接口的一种连接接口，其主要有三种传输功能，分别为USB数据，供电/充电，DisplayPort视频，其中USB数据分为USB2.0、USB3.0和USB3.1通信协议。USBType-C至少具有以下特点：1、高速数据通信，最大传输速度能达到10Gbit/S，同时能支持USB2.0、USB3.0和USB3.1通信协议；2、支持Power Delivery充电协议，最大支持20V/5A供电；3、USB Type-C接口中包含四组差分信号线，故其可支持Display Port传输协议；4、支持正反插，接口会自动识别并切换方向。
USB Type-C接口在出厂前需对每一项功能进行测试。传统的做法需要测试8次，即，对接口正反两面分别插入不同的测试设备，包括USB2.0硬件，USB3.0/ USB3.1硬件，电子负载，DisplayPort设备。测试流程复杂不易管理，同时耗时较长，不利于批量测试。
鉴于上述问题的存在，提供一种新的、便捷高效的USB Type-C接口快速测试系统及其测试方法是势在必行的。
发明内容
鉴于以上所述现有测试技术的缺点，本发明提供一种用于测试USB Type-C接口快速测试系统及方法，通过测试上位机发送指令即可进行USB Type-C接口正反面测试以及不同测试功能的切换。整个测试过程只需要插拔接口一次，极大的提高了测试效率。
一种用于测试USB Type-C接口快速测试系统，其至少包括：
USB Type-C信号输入端，用于接收被测USB Type-C端接口的测试信号；
所述USB Type-C协议主控制器，用于与被测端接口切换不同功能；
所述正反切换模块，用于模拟USB Type-C接口正插和反插；
所述USB2.0模块，用于测试接口的USB2.0通信功能；
所述USB3.0模块，用于测试接口的USB3.0通信功能；
所述Display Port模块，用于测试接口视频输出功能；
所述电子负载，用于测试接口的大功率充放电功能，即Power Delivery；
所述电源开关（MOSFET）为大功率器件，受USB Type-C协议主控制器制器直接控制，测试充放电功能时，提供VBUS电源信号的开启和关断；
所述上位机，用于通过UART通信协议与MCU进行通信。
在其中一个实施例中，USB Type-C信号输入端具有如下表格所列引脚：
其中，所述USB Type-C协议主控制器接入被测USB Type-C端接口中的CC引脚、SBU1引脚、SBU2引脚、D+引脚、D-引脚，用于配置接口进入USB2.0、USB3.0、DisplayPort和PowerDelivery测试模式。
所述USB Type-C协议主控制器通过I2C通信协议与MCU通信，MCU再通过UART通信协议与上位机通信。这里所使用的通信协议也可以采用其他通讯协议。
所述USB Type-C协议主控制器内包含正反切换模块，用于翻转USB Type-C接口内部线路，模拟接口的正插与反插。
所述的USB Type-C接口翻转线路，其包括：TX1+引脚、TX1-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚、TX2+引脚、TX2-引脚、RX2+引脚、RX2-引脚、D(p)+ 引脚、D(p)- 引脚、D(n)+ 引脚、D(n)-引脚、CC1引脚、CC2引脚、SBU1引脚、SBU2引脚。
所述USB2.0模块，用于测试被测USB Type-C端接口中D+引脚和D-引脚的通信功能是否完整。
所述USB3.0模块，用于测试被测USB Type-C端接口中TX1+引脚、TX1-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚的通信功能是否完整。
所述Display Port模块，通过LN[3:0]接口、HPM接口、AUX_CH(p)接口、AUX_CH(n)接口与USB Type-C协议主控制器相连接，用于测试被测USB Type-C端接口中TX1+引脚、TX1-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚、TX2+引脚、TX2-引脚、RX2+引脚、RX2-引脚的通信功能是否完整。
所述电子负载模块，用于测试被测USB Type-C端接口VBUS引脚的供电/充电功能。
一种USB Type-C接口快速测试方法，其特征在于，上位机端下发测试指令给MCU，MCU根据测试指令分别控制USB Type-C协议主控制器制器和DisplayPort设备；USB Type-C协议主控制器通过分别控制USB2.0模块、USB3.0模块和DisplayPort模块连接到USB Type-C接口，观察USB Type-C信号输入端是否能够识别这些模块所连接的设备和读取设备的ID信息，并通过MCU读取连接成功后的寄存器信息；在测试充放电功能时，MCU下发测试指令给电子负载，电子负载根据指令输出正电流或者负电流。测试的同时，记录测试数据和测试结果。
所述USB Type-C接口快速测试方法，其至少包括如下步骤：
被测USB Type-C端接口与USB Type-C接口快速测试系统信号输入端连接；
MCU通过UART接口与上位机连接，上位机发送测试指令开始测试；
测试电路在USB Type-C接口正插模式下按USB2.0、USB3.0、DisplayPort和充放电功能的测试顺序依次测试，并将测试数据和测试结果发送到上位机记录；
切换到USB Type-C接口反插模式，按USB2.0、USB3.0、DisplayPort和充放电功能的测试顺序依次测试，并将测试结果发送到上位机记录，测试结束。
上述USB Type-C接口快速测试方法，能够快速实现不同功能的测试并且只需要插拔接口一次，即将8次插拔测试简化为1次插拔测试。其包括USB Type-C接口正插的USB2.0、USB3.0、DisplayPort和Power Delivery4次功能测试与反插的USB2.0、USB3.0、DisplayPort和Power Delivery4次功能测试。另外，此测试方法的各项功能测试顺序可以根据实际测试需求排列，也可以根据实际测试需求选择测试与不测试。
所述的USB Type-C接口快速测试方法不仅限于用上位机连接单个USB Type-C接口快速测试系统，还可以连接多路测试电路，通过软件批量控制自动测试，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的USB Type-C接口快速测试系统的功能框图。
图2为被测USB Type-C接口端引脚定义表。
图3为本发明实施例所述的USB Type-C信号输入端引脚定义表。
图4为本发明实施例所述USB Type-C接口快速测试系统的硬件结构图。
图5为本发明实施例所述USB Type-C接口快速测试方法的流程步骤示意图。
组件标号说明
100 USB Type-C接口快速测试系统
101 被测USB Type-C接口端
102 USB Type-C信号输入端
103 USB Type-C协议主控制器
104 正反切换模块
105 电源开关（MOSFET）
106 USB2.0模块
107 USB3.0模块
108 DisplayPort模块
109 电子负载
110 MCU
111 上位机
S1-S9 步骤S1-S9。
具体实施方式
为了使本发明实施的目的、技术方案及优点更加清晰，下面结合本发明的功能框图、硬件结构图、测试方法的流程步骤示意图，对本发明进行清楚的、完整的、详细的描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以通过不同种组合形式来实现，不限于本发明所描述的实施例。
请参阅图1至图5所示，本发明提供一种USB Type-C接口快速测试系统及方法，只针对USB Type-C类接口形式，其他类型的USB接口形式不适用。需要说明的是，USB Type-C的规范是按照 USB3.1标准制定的，但USB Type-C不等于USB3.1， USB3.1的硬件资源和USB3.0是相同的，因此本发明同时适用于测试USB3.0和USB3.1设备。
如图1所示，本发明一较佳实施例的USB Type-C接口快速测试系统的功能框图，包括：被测USB Type-C接口端101、USB Type-C信号输入端102、USB Type-C协议主控制器制器103、USB Type-C协议主控制器制器103中的正反切换模块104、电源开关（MOSFET）105、USB2.0模块106、USB3.0模块107、DisplayPort模块108、电子负载109、MCU110以及上位机111。
USB Type-C信号输入端102用于接收被测USB Type-C测试信号。实际应用中，被测USB Type-C接口端101通过USB Type-C信号输入端102接入测试系统；上位机111下发测试指令给MCU110，MCU110解析测试指令并控制USB Type-C协议主控制器103和DisplayPort设备108，衔接测试流程；USB Type-C协议主控制器103通过分别控制USB2.0模块106、USB3.0模块107和DisplayPort模块108连接到USB Type-C接口，观察USB Type-C信号输入端是否能够识别这些模块所连接的设备和读取设备的ID信息，并通过MCU读取链接成功后的寄存器信息；电源开关（MOSFET）105连接电子负载109，为大功率器件，受USB Type-C协议主控制器103直接控制，测试充放电功能时，实现对VBUS电源信号的关断和开启；MCU110下发测试指令给电子负载109，电子负载109根据指令输出正电流或者负电流, 完成充放电功能测试；测试完以上四个功能后，通过正反切换模块104切换到USB Type-C接口另一面再按以上顺序测试一遍。这样就能够快速实现不同功能的测试并且只需要插拔接口一次，即将8次插拔测试简化为1次插拔测试。
测试DisplayPort设备108的同时MCU可以通过I2C接口读取DisplayPort接口设备的EDID信息。
电子负载109用以实现USB Type-C接口充电过程和放电过程的测试，确定USBType-C接口是否具备一定功率的输入和输出能力。
参阅如图2中所示被测USB Type-C接口端引脚定义表以及图3中所示USB Type-C信号输入端引脚定义表。
具体在本实施例中，USB Type-C信号输入端具有如下表格所列引脚：
其中，所述USB Type-C协议主控制器接入被测USB Type-C端接口中的CC引脚、SBU1引脚、SBU2引脚、D+引脚、D-引脚，用于配置接口进入USB2.0、USB3.0、DisplayPort和PowerDelivery测试模式。
参阅图4所示，本发明实施例所述USB Type-C接口快速测试系统的硬件结构图，包括：
所述USB Type-C协议主控制器通过I2C通信协议与MCU通信，MCU再通过UART通信协议与上位机通信。这里所使用的通信协议也可以采用其他通讯协议；
所述USB Type-C协议主控制器内包含正反切换模块，用于翻转USB Type-C接口内部所有线路，以模拟接口的正插与反插；
所述的USB Type-C接口翻转线路，其包括：TX1+引脚、TX1-引脚、RX1+引脚、RX1-、TX2+引脚、TX2-引脚、RX2+引脚、RX2-引脚、D(p)+ 引脚、D(p)- 引脚、D(n)+ 引脚、D(n)- 引脚、CC1引脚、CC2引脚、SBU1引脚、SBU2引脚；
所述USB2.0模块，用于测试被测USB Type-C端接口中D+引脚和D-引脚的通信功能是否完整；
所述USB3.0模块，用于测试被测USB Type-C端接口中TX1+引脚、TX1-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚的通信功能是否完整；
所述Display Port模块，通过LN[3:0]接口、HPM接口、AUX_CH(p)接口、 AUX_CH(n)接口与USB Type-C协议主控制器相连接，用于测试被测USB Type-C端接口中TX1+引脚、TX1-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚、TX2+引脚、TX2-引脚、RX2+引脚、RX2-引脚的通信功能是否完整；
所述电子负载模块，用于测试被测USB Type-C端接口VBUS引脚的供电/充电功能。
参阅图5所示，本发明实施例所述USB Type-C接口快速测试方法的工作步骤如下：
执行步骤S1，开始测试，上位机读取配置文件中的测试配置信息，选择测试顺序和测试项目，发送测试指令给MCU，MCU解析指令。
执行步骤S2，测试程序初始化，将程序计数器清零。
执行步骤S3，MCU控制USB Type-C协议主控制器中正反切换模块工作，使得USBType-C接口工作在第一面（正面）。
执行步骤S4，USB Type-C协议主控制器链接USB Type-C信号输入端与USB2.0设备，使得被测USB Type-C接口识别USB2.0设备，将测试数据和测试结果写入测试文件后关断该链接。
执行步骤S5，USB Type-C协议主控制器链接USB Type-C信号输入端与USB3.0设备，使得被测USB Type-C接口识别USB3.0设备，将测试数据和测试结果写入测试文件后关断该链接。
执行步骤S6，USB Type-C协议主控制器链接USB Type-C信号输入端与DisplayPort设备，使得被测USB Type-C接口识别DisplayPort设备。MCU通过I2C接口读取DisplayPort设备信息，将测试数据和测试结果写入测试文件后关断该链接。
执行步骤S7，USB Type-C协议主控制器链接USB Type-C信号输入端与电子负载，MCU控制电子负载输出正电流，对被测USB Type-C接口进行充电，观察功率。然后MCU控制电子负载输出负电流，对被测USB Type-C接口进行放电，观察功率。将测试数据和测试结果写入测试文件后关断该链接。
执行步骤S8，程序计数器值加1。程序计数器的作用是判断被测USB Type-C接口正反面是否都已测试完毕。
执行步骤S9，判断程序计数器值是否为2。在这里程序计数器值为1，则表示被测USB Type-C接口只测了其中一面。
再次执行步骤S3，MCU控制USB Type-C协议主控制器中正反切换模块工作，使得被测USB Type-C接口工作在第二面（反面）。
再次执行步骤S4~S7，完成被测USB Type-C接口工作在第二面（反面）时的测试。
再次执行步骤S8。此时因为被测USB Type-C接口正反面都已测试完毕，程序计数器的值为2。
再次执行步骤S9，此时判断程序计数器的值是2，即被测USB Type-C接口正反面都已测试完毕。
以上所述实施例中的步骤S4~S7,只是USB2.0、USB3.0、Display Port和PowerDelivery这四个测试模式测试排列组合中的其中一种，这四个测试模式的全排列组合在此不一一列举，这些都属于本发明的保护范围之内。
以上所述实施例具体和详细的描述了本发明的硬件功能框架和具体测试方法流程。但并不局限于以上所描述的实施例。应当说明的是，对于本领域的技术作人员来讲，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出多种形态的改进，这些都属于本发明的保护范围之内。因此本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种USB Type-C接口快速测试系统，其特征在于，其至少包括：
USB Type-C信号输入端，用于接收被测USB Type-C端接口的测试信号；
所述USB Type-C协议主控制器，用于被测端接口切换不同功能；
所述正反切换模块，用于模拟USB Type-C接口正插和反插；
所述USB2.0模块，用于测试接口的USB2.0通信功能；
所述USB3.0模块，用于测试接口的USB3.0通信功能；
所述Display Port模块，用于测试接口视频输出功能；
所述电子负载，用于测试接口的大功率充放电功能，即Power Delivery；
所述电源开关（MOSFET）为大功率器件，受USB Type-C协议主控制器制器直接控制，测试充放电功能时，提供VBUS电源信号的开启和关断；
所述上位机，用于通过UART通信协议与MCU进行通信。
2.根据权利要求1所述的USB Type-C接口快速测试系统，其特征在于，USB Type-C信号输入端具有如下表格所列引脚：
其中，所述USB Type-C协议主控制器接入被测USB Type-C端接口中的CC引脚、SBU1引脚、SBU2引脚、D+引脚、D-引脚，用于配置接口进入USB2.0、USB3.0、DisplayPort和PowerDelivery测试模式。
3.根据权利要求1所述的USB Type-C接口快速测试系统，其特征在于，所述USB Type-C协议主控制器通过I2C通信协议与MCU通信，MCU再通过UART通信协议与上位机通信，这里使用的通信协议可以是其他通讯协议。
4.根据权利要求1所述的USB Type-C接口快速测试系统，其特征在于，所述USB Type-C协议主控制器内包含正反切换模块，用于翻转USB Type-C接口内部线路，模拟接口的正插与反插。
5.根据权利要求4所述的USB Type-C接口翻转线路，其特征在于，其包括：TX1+引脚、TX1-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚、TX2+引脚、TX2-引脚、RX2+引脚、RX2-引脚、D(p)+ 引脚、D(p)- 引脚、D(n)+ 引脚、D(n)- 引脚、CC1引脚、CC2引脚、SBU1引脚、SBU2引脚。
6.根据权利要求1所述的USB Type-C接口快速测试系统，其特征在于，所述USB2.0模块，用于测试被测USB Type-C端接口中D+引脚和D-引脚的通信功能是否完整。
7.根据权利要求1所述的USB Type-C接口快速测试系统，其特征在于，所述USB3.0模块，用于测试被测USB Type-C端接口中TX1+引脚、TX1-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚的通信功能是否完整。
8.根据权利要求1所述的USB Type-C接口快速测试系统，其特征在于，所述DisplayPort模块，通过LN[3:0]接口、HPM接口、AUX_CH(p)接口、AUX_CH(n)接口与USB Type-C协议主控制器相连接，用于测试被测USB Type-C端接口中TX1+引脚、TX1-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚、TX2+引脚、TX2-引脚、RX2+引脚、RX2-引脚的通信功能是否完整。
9.根据权利要求1所述的USB Type-C接口快速测试系统，其特征在于，所述电子负载模块，用于测试被测USB Type-C端接口VBUS引脚的供电/充电功能。
10.一种USB Type-C接口快速测试方法，其特征在于，上位机端下发测试指令给MCU，MCU根据测试指令分别控制USB Type-C协议主控制器制器和DisplayPort设备；USB Type-C协议主控制器通过分别控制USB2.0模块、USB3.0模块和DisplayPort模块连接到USB Type-C接口，观察USB Type-C信号输入端是否能够识别这些模块所连接的设备和读取设备的ID信息，并通过MCU读取连接成功后的寄存器信息；在测试充放电功能时，MCU下发测试指令给电子负载，电子负载根据指令输出正电流或者负电流；测试的同时，记录测试数据和测试结果。
11. 根据权利要求10所述的USB Type-C接口快速测试方法，其特征在于，能够快速实现不同功能的测试并且只需要插拔接口一次，即将8次插拔测试简化为1次插拔测试，包括USB Type-C接口正插的USB2.0、USB3.0、DisplayPort和Power Delivery4次功能测试与反插的USB2.0、USB3.0、DisplayPort和Power Delivery4次功能测试。
12. 根据权利要求10所述的USB Type-C接口快速测试方法，其特征在于，各项功能测试顺序可以根据实际测试需求排列，也可以根据实际测试需求选择测试与不测试。
13. 根据权利要求10所述的USB Type-C接口快速测试方法，其特征在于，不仅限于用上位机连接单个USB Type-C接口快速测试系统，还可以连接多路测试电路，通过软件批量控制自动测试，提高生产效率。
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