一种用于USB3.0接口测试的自动化测试系统
技术领域
本实用新型涉及电脑零部件测试技术领域,具体为一种用于USB3.0接口测试的自动化测试系统。
背景技术
电脑生产代工厂,生产出来的主板/整机必须对各个接口进行测试,确保是良品才能出货;工厂现有USB3.0接口的测试方法,基本都是使用U盘设备,使用USB2.0的USB3.0一分二线材进行测试,存在有如下问题:
1、必须分别接一个USB2.0和一个USB3.0两个U盘设备;
2、对于高速差分线开短路的问题,测试不出来;
3、对于带有BC1.2(Battery Chargi ng/充电协议v1.2版本)协议的接口,U盘设备无法测试BC1.2功能是否符合标准;
4、U盘设备无法测试VBUS电压是否符合协议规范;
5、U盘设备无法做符合协议规范的电流负载测试;
6、当VBUS供电过压时,U盘设备由于不带有保护功能,会被烧坏;
7、当被测设备的USB接口被U盘设备全部占用后,就没有USB接口接外设设备;
本实用新型提出一种用于USB3.0接口测试的自动化测试系统用于解决上述一个或多个技术问题。
实用新型内容
一种用于USB3.0接口测试的自动化测试系统,包括:USB3.0连接器、过压保护模块、电流负载、电压分压网络、高速差分线短路测试模块、USB2.0接口连接器、BC1.2协议适配芯片、USB2.0 HUB、电压采集模块、电流负载控制模块、USB3.0功能测试模块、USB2.0功能测试模块、BC1.2功能测试模块、通信与管理模块、电源模块,其中所述电压采集模块、电流负载控制模块、USB3.0功能测试模块、USB2.0功能测试模块、BC1.2功能测试模块、通信与管理模块合称为MCU控制器;
所述USB3.0连接器通过VBUS、USB3.0、USB2.0分别与所述过压保护模块、高速差分线短路测试模块、USB2.0 HUB、BC1.2协议适配芯片连接,所述过压保护模块通过VBUS分别与电源模块、电流负载连接,所述电流负载与所述电流负载控制模块连接,所述高速差分线短路测试模块通过USB3.0与所述USB3.0功能测试模块连接,所述USB2.0 HUB通过USB2.0分别与所述通信与管理模块、USB2.0功能测试模块、USB2.0接口连接器连接,所述电压分压网络通过GPIO与所述电压采集模块连接,所述BC1.2协议适配芯片通过I2C与所述BC1.2功能测试模块连接;
所述过压保护模块用于监测被测设备提供的VBUS电压,当VBUS电压正常时允许电压模块对测试系统设备供电,反之则不供电,保护测试设备免受损坏;
所述电流负载在VBUS标准电压下通过改变负载值进而改变电流值,使所述电压分压网络与电压采集模块检测电压值发生的变化是否符合标准;
所述电压分压网络用于获取VBUS的电压并将获得的电压等比例缩小至被测电压值与所述电压采集模块适配的范围;
所述电压采集模块用于将采集到的等比例缩小后的电压值做对比,判断电压值是否在允许范围之内;
所述电流负载测试模块用于对比不同负载对应不同电流的情况下VBUS线上电压值,判断电压值是否在设定标准内,如果电压值仍符合标准则说明电流负载测试通过;
所述USB3.0功能测试模块用于测试USB3.0的功能和性能是否满足协议规范,测试设备将数据通道切换至USB3.0通道,同时被测设备上运行的测试程序调用被测设备上需要测试的USB接口,进行数据通信、收发文件,并记录通信速度,查看该速度是否符合协议规范从而得出接测试结果;
所述USB2.0功能测试模块用于测试USB2.0的功能和性能是否满足协议规范,测试设备将数据通道切换至USB2.0通道,同时被测设备上运行的测试程序调用被测设备上需要测试的USB接口,进行数据通信,并记录通信速度,查看该速度是否符合协议规范从而得出接测试结果;
所述BC1.2功能测试模块通过将USB2.0信号切换至BC1.2协议适配芯片上并与被测设备进行协议连接,获取被测设备的BC1.2状态信息,MCU通过I2C访问BC1.2协议适配芯片,读取该状态信息,从而得出测试结论;
所述通信与管理模块用于通过USB2.0与上位机通信,获得测试项目的配置参数,返回测试项目的测试结果,便于操作员或自动化测试系统配置测试项目和查看测试结果。
优选的,所述用于USB3.0接口测试的自动化测试系统,所述高速差分线短路测试模块包括退耦合单元、测试功能选通单元、钳位分压测试单元;所述测试功能选通单元、钳位分压测试单元、退耦合单元依次连接,所述退耦合单元与所述USB3.0功能测试模块连接,所述测试功能选通单元与所述USB3.0连接器连接;
所述退耦合单元用于在所有高速差分线进芯片之前,增加交流耦合电容,防止VBUS与差分线短路时击穿芯片,只保留交流数据信号;
所述测试功能选通单元用于保证:通过继电器连通位置的选择,保证设备需进行其他测试时不接通差分线到短路测试模块,不影响高速信号的完整性,当要进行高速差分线开短路测试时,接通差分线到短路测试模块并进行短路测试;
所述钳位分压测试单元用于通过检测电压值区分浮空状态(开路状态)、短路状态(包含短路到GND和短路到VBUS)、正常状态,其中不同的状态对应的电压值不同。(在未加钳位电路时,短路到GND、浮空状态电压均为0,无法通过电压值区分,由于GND的电压值无法改变,所以只能通过钳位电路增加偏置电压,这样可使浮空状态时的电压值变为给与的偏置电压值,从而区分短路到GND和开路两种状态,可选择浮空状态的电压为模数接口适合电压区间内的任一电压数值,但不能选择GND值或VBUS值,以免混淆短路到GND状态和短路到VBUS状态)分压功能用于将被测电压等比匹配至模数转换接口适合的接收范围;测试功能为通过模数转换接口获得模拟电压值并数字化采集。
附图说明:
下面结合附图对具体实施方式作进一步的说明,其中:
图1是本实用新型涉及的用于USB3.0接口测试的自动化测试系统连接图;
图2是高速差分线短路测试模块的连接图;
图3是过压保护模块的工作原理图;
图4是电压分压网络工作原理图;
图5是退耦合单元的工作原理图;
图6是测试功能选通单元的工作原理图;
图7是钳位分压测试单元的工作原理图;
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
具体实施案例1:
一种用于USB3.0接口测试的自动化测试系统,包括:USB3.0连接器、过压保护模块、电流负载、电压分压网络、高速差分线短路测试模块、USB2.0接口连接器、BC1.2协议适配芯片、USB2.0 HUB、电压采集模块、电流负载控制模块、USB3.0功能测试模块、USB2.0功能测试模块、BC1.2功能测试模块、通信与管理模块、电源模块,其中所述电压采集模块、电流负载控制模块、USB3.0功能测试模块、USB2.0功能测试模块、BC1.2功能测试模块、通信与管理模块合称为MCU控制器;其中,所述USB3.0连接器通过USB3.0数据线与被测设备的USB3.0接口连接,所述USB2.0接口连接器通过USB2.0数据线与鼠标等外设设备的USB2.0接口连接;
所述USB3.0连接器通过VBUS、USB3.0、USB2.0分别与所述过压保护模块、高速差分线短路测试模块、USB2.0 HUB、BC1.2协议适配芯片连接,所述过压保护模块通过VBUS分别与电源模块、电流负载连接,所述电流负载与所述电流负载控制模块连接,所述高速差分线短路测试模块通过USB3.0与所述USB3.0功能测试模块连接,所述USB2.0 HUB通过USB2.0分别与所述通信与管理模块、USB2.0功能测试模块、USB2.0接口连接器连接,所述电压分压网络通过GPIO与所述电压采集模块连接,所述BC1.2协议适配芯片通过I2C与所述BC1.2功能测试模块连接;
所述过压保护模块用于监测被测设备提供的VBUS电压,当VBUS电压正常时允许电压模块对测试系统设备供电,反之则不供电,保护测试设备免受损坏;如图3电路图所示,当VBUS电压高于D1稳压管导通电压时,D1导通,R6有电流流过,此时Q1也导通,这将导致R9上的电压上升至接近VBUS电压的水平,继而导致Q11关断,从而截断被测设备提供的电压VBUS,与测设设备(本设备)使用的电压5VD,之间的通道。
所述电流负载在VBUS标准电压下通过改变负载值进而改变电流值,使所述电压分压网络与电压采集模块检测电压值发生的变化是否符合标准;
所述电压分压网络用于获取VBUS的电压并将获得的电压等比例缩小至被测电压值与所述电压采集模块适配的范围;如图4所示,VBUS经电阻分压后进入单片机电压采集模块,采集电压值,再比对标准得出结果。
所述电压采集模块用于将采集到的等比例缩小后的电压值做对比,判断电压值是否在允许范围之内;
所述电流负载测试模块用于对比不同负载对应不同电流的情况下VBUS线中电压值,判断电压值是否在设定标准内,如果电压值仍符合标准则说明电流负载测试通过;例如已知VBUS的标准电压是5V,使用阻值固定为10R的电阻作为负载,当进行0.5A电流负载测试时,接通一路10R负载电阻,当进行1.0A电流负载测试时,接通两路10R负载电阻,当测试BC1.2协议定义的1.5A电流负载测试时,接通三路10R负载电路,通过以上组合加入负载后,再测量VBUS的电压值,如果电压值仍符合标准则说明电流负载测试通过。
所述USB3.0功能测试模块用于测试USB3.0的功能和性能是否满足协议规范,测试设备将数据通道切换至USB3.0通道,同时被测设备上运行的测试程序调用被测设备上需要测试的USB接口,进行数据通信、收发文件,并记录通信速度,查看该速度是否符合协议规范从而得出接测试结果;
所述USB2.0功能测试模块用于测试USB2.0的功能和性能是否满足协议规范,测试设备将数据通道切换至USB2.0通道,同时被测设备上运行的测试程序调用被测设备上需要测试的USB接口,进行数据通信,并记录通信速度,查看该速度是否符合协议规范从而得出接测试结果;
所述BC1.2功能测试模块通过将USB2.0信号切换至BC1.2协议适配芯片(即BQ25890芯片)上并与被测设备进行协议连接,获取被测设备的BC1.2状态信息,MCU通过I2C访问BC1.2协议适配芯片,读取该状态信息,从而得出测试结论信号传送。在需要进行BC1.2协议测试时,USB2.0信号通道会切换至BQ25890芯片上,由BQ25890与被测设备进行协议连接,获取被测设备的BC1.2状态信息,MCU通过I2C访问BQ25890,读取该状态信息,从而得出测试结论。
所述通信与管理模块用于通过USB2.0与上位机通信,获得测试项目的配置参数,返回测试项目的测试结果,便于操作员或自动化测试系统配置测试项目和查看测试结果。
其中,所述高速差分线短路测试模块包括退耦合单元、测试功能选通单元、钳位分压测试单元;所述测试功能选通单元、钳位分压测试单元、退耦合单元依次连接,所述退耦合单元与所述USB3.0功能测试模块连接,所述测试功能选通单元与所述USB3.0连接器连接;
所述退耦合单元用于在所有高速差分线进芯片之前,增加交流耦合电容,防止VBUS与差分线短路时击穿芯片,只保留交流数据信号;如图5所示。
所述测试功能选通单元用于保证:通过继电器连通位置的选择,保证设备需进行其他测试时不接通差分线到短路测试模块,不影响高速信号的完整性,当要进行高速差分线开短路测试时,接通差分线到短路测试模块并进行短路测试;如图6所示。
所述钳位分压测试单元用于通过检测电压值区分浮空状态(开路状态)、短路状态(包含短路到GND和短路到VBUS)、正常状态,其中不同的状态对应的电压值不同。(在未加钳位电路时,短路到GND、浮空状态电压均为0,无法通过电压值区分,由于GND的电压值无法改变,所以只能通过钳位电路增加偏置电压,这样可使浮空状态时的电压值变为给与的偏置电压值,从而区分短路到GND和开路两种状态,可选择浮空状态的电压为模数接口适合电压区间内的任一电压数值,但不能选择GND值或VBUS值,以免混淆短路到GND状态和短路到VBUS状态)分压功能用于将被测电压等比匹配至模数转换接口适合的接收范围;测试功能为通过模数转换接口获得模拟电压值并数字化采集。例如图7所示,当差分线与GND或与VBUS短路时,差分线电平应该为0V或者5V;为防止在差分线正常状态时,测得电压值与短路到GND时的电压值混淆,给差分线一个1.0V左右的基础电平(如图7左半边);为防止差分线电压超过ADC量程,增加了电阻分压(如图7右半边)。
本具体实施案例中的图3~图7中并未展示与对应模块或单元无关的电路,仅为对应模块或单元的工作原理电路图,附图中未展示的其他电路图均为现有技术,当然图3~图7中展示的电路图并非唯一可达到效果的电路图,仅为其中一种情况,使用过程中,可根据现有技术替换。
本实用新型提出的用于USB3.0接口测试的自动化测试系统,优势如下:
1、带有高速差分线短路测试功能,可以测试出高速差分线与GND或者与VBUS短路的不良问题;
2、带有BC1.2(Battery Chargi ng/充电协议v1.2版本)测试模块,可以测试USB接口的BC1.2功能;
3、带有电流负载测试模块,可以进行符合USB3.0协议规范以及符合BC1.2协议规范的电流负载测试;
4、带有过压保护设计,VBUS过压时不会损坏设备;
5、带有USB2.0输出口,当被测设备USB3.0接口被本设备占用时,USB2.0输出口能够用来接鼠标键盘等外设,避免被测设备USB接口全部被占用而无法使用外设的尴尬。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。