CN107870833A - Usb3.0接口测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种USB3.0接口测试装置，包括：晶振模块、与晶振模块的输出端连接的电平转换器、与电平转换器的控制端连接的触发器以及与电平转换器的输出端连接的第一USB3.0接口；触发器输出门限脉冲信号至电平转换器；晶振模块将单端时钟信号输出至电平转换器；电平转换器根据门限脉冲信号和单端时钟信号生成发送端测试触发信号，并经由第一USB3.0接口输出至待测设备的第二USB3.0接口，以触发待测设备进入发送端测试模式。本发明由于采用触发器生成门限脉冲信号，并通过电平转换器根据门限脉冲信号对晶振模块生成的单端时钟信号进行转换，生成发送端测试触发信号，从而有效的提高了触发待测试设备进入发送端测试模式时的稳定性。

Description

USB3.0接口测试装置
技术领域
本发明涉及USB测试技术领域，尤其涉及一种USB3.0接口测试装置。
背景技术
USB3.0引入了全双工数据传输，其中两根数据线用于发送数据，另外两根数据线用于接收数据。USB3.0规范要求进行发送端一致性测试。在进行发送端一致性测试时，首先需要触发待测试设备进入发送端测试模式，然后待测试设备的USB3.0接口输出待测试一致性码型至测试夹具以及测试线缆，并最终输出到示波器进行信号测量。
USB3.0规范规定，当待测试设备接收到满足一定条件的Ping LFPS(LowFrequency Periodic Signaling)时，可进入发送端测试模式。发送端测试模式包括CP0～CP8九种码型，每接收到一个Ping LFPS则会变换一次码型，多次触发可实现不同码型之间的切换。规范也对测试通道进行了规定，测试通道包括测试夹具和测试线缆，其中测试线缆主要模拟通讯距离长短，测试夹具则是为了进行可靠的信号测量，将USB3.0插座的输出信号通过电路板转换为同轴电缆信号，以便后续使用示波器测量。
现有技术中，一般采用以下方法触发待测试设备进入发送端测试模式，即直接采用时钟发生器或示波器输出的时钟信号等单独时钟源触发待测试设备进入发送端测试模式。然而，单独时钟信号通过线缆与测试夹具接收端连接，测试夹具再与待测试设备的USB3.0接口连接，由于信号是连续波形，不满足触发条件，所以需要操作人员进行瞬间插拔操作，插拔的快慢使得信号持续时间不固定，而且一般的时钟电平高于Ping LFPS信号要求，不能保证每次稳定触发进入一致性码型切换。现有技术的缺陷在于触发待测试设备进入发送端测试模式时的稳定性较差。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种USB3.0接口测试装置，旨在提高触发待测试设备进入发送端测试模式时的稳定性。
本发明提供的USB3.0接口测试装置包括晶振模块、与所述晶振模块的输出端连接的电平转换器、与所述电平转换器的控制端连接的触发器以及与所述电平转换器的输出端连接的第一USB3.0接口；所述触发器输出门限脉冲信号至所述电平转换器；所述晶振模块生成单端时钟信号，并将所述单端时钟信号输出至所述电平转换器；所述电平转换器根据所述门限脉冲信号和所述单端时钟信号生成发送端测试触发信号，并经由所述第一USB3.0接口输出至待测设备的第二USB3.0接口，以触发所述待测设备进入发送端测试模式。
可选的，所述USB3.0接口测试装置还包括与所述触发器连接的开关，所述开关触发所述触发器输出门限脉冲信号。
可选的，所述触发器为单稳触发器。
可选的，所述电平转换器将所述单端时钟信号转换为与所述门限脉冲信号的时钟对应的差分信号。
可选的，所述第一USB3.0接口包括供电端，所述供电端为所述晶振模块、电平转换器和触发器供电。
可选的，所述USB3.0接口测试装置还包括用于电压转换的LDO转换器，所述LDO转换器与所述供电端连接，所述供电端经由所述LDO转换器为所述晶振模块、电平转换器和触发器供电。
可选的，所述第一USB3.0接口包括与所述电平转换器连接的正信号线和负信号线，所述正信号线和负信号线间隔设置。
可选的，所述USB3.0接口测试装置还包括与所述第一USB3.0接口连接的信号发送模块，所述信号发送模块的输出端用于连接示波器；所述信号发送模块与所述晶振模块、电平转换器和触发器间隔设置。
本发明提供的USB3.0接口测试装置，通过触发器输出门限脉冲信号至电平转换器，并通过晶振模块将生成的单端时钟信号输出至电平转换器，电平转换器根据所述门限脉冲信号和所述单端时钟信号生成发送端测试触发信号，并经由第一USB3.0接口输出至待测设备的第二USB3.0接口，从而触发所述待测设备进入发送端测试模式。由于采用触发器生成门限脉冲信号，并通过电平转换器根据门限脉冲信号对晶振模块生成的单端时钟信号进行转换，生成发送端测试触发信号，从而有效的提高了触发待测试设备进入发送端测试模式时的稳定性。
附图说明
图1为本发明USB3.0接口测试装置第一实施例的模块示意图；
图2为本发明USB3.0接口测试装置第二实施例的模块示意图；
图3为本发明USB3.0接口测试装置的一具体实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种USB3.0接口测试装置。参照图1，图1为本发明USB3.0接口测试装置第一实施例的模块示意图，本发明提出的USB3.0接口测试装置包括晶振模块10、与所述晶振模块10的输出端连接的电平转换器20、与所述电平转换器20的控制端连接的触发器30以及与所述电平转换器20的输出端连接的第一USB3.0接口；所述触发器30输出门限脉冲信号至所述电平转换器20；所述晶振模块10生成单端时钟信号，并将所述单端时钟信号输出至所述电平转换器20；所述电平转换器20根据所述门限脉冲信号和所述单端时钟信号生成发送端测试触发信号，并经由所述第一USB3.0接口输出至待测设备的第二USB3.0接口，以触发所述待测设备进入发送端测试模式。
在本实施例中，晶振模块10输出满足预设频率要求的单端时钟信号。可选的，触发器30可以为单稳触发器。触发器30输出门限脉冲信号，触发器30输出的门限脉冲信号控制电平转换器20将单端时钟信号转换为与门限脉冲信号的时钟对应的时钟信号，即转换为符合触发需求的发送端测试触发信号，然后将发送端测试触发信号输出至第一USB3.0接口的接收端，通过所述第一USB3.0接口将发送端测试触发信号输出至待测设备的第二USB3.0接口。
待测设备在接收到发送端测试触发信号时，将自动进入发送端测试模式。
本发明提供的USB3.0接口测试装置，通过触发器30输出门限脉冲信号至电平转换器20，并通过晶振模块10将生成的单端时钟信号输出至电平转换器20，电平转换器20根据所述门限脉冲信号和所述单端时钟信号生成发送端测试触发信号，并经由第一USB3.0接口输出至待测设备的第二USB3.0接口，从而触发所述待测设备进入发送端测试模式。由于采用触发器30生成门限脉冲信号，并通过电平转换器20根据门限脉冲信号对晶振模块10生成的单端时钟信号进行转换，生成发送端测试触发信号，从而有效的提高了触发待测试设备进入发送端测试模式时的稳定性。
进一步的，基于上述USB3.0接口测试装置的第一实施例，本发明还提出了USB3.0接口测试装置的第二实施例，参照图2，图2为本发明USB3.0接口测试装置第二实施例的模块示意图，所述USB3.0接口测试装置还包括与所述触发器30连接的开关40，所述开关40触发所述触发器30输出门限脉冲信号。
在本实施例中，开关40可以为一按键，可以由用户手动触发开关40，或者还可以通过软件控制的方式自动触发开关40。通过设置开关40，使得用户可以更加灵活的控制触发操作。
进一步的，基于上述USB3.0接口测试装置的第一或第二实施例，本发明还提出了USB3.0接口测试装置的第三实施例，所述电平转换器20为单端转差分转换器，可以将所述单端时钟信号转换为与所述门限脉冲信号的时钟对应的差分信号。在本实施例中，通过将单端时钟信号转换为差分时钟信号，进一步提高了发送端测试触发信号的稳定性。
进一步的，基于上述USB3.0接口测试装置的第一至第三任一实施例，本发明还提出了USB3.0接口测试装置的第四实施例，参照图3，图3为本发明USB3.0接口测试装置的一具体实施例的结构示意图，所述第一USB3.0接口包括供电端，所述供电端为所述晶振模块10、电平转换器20和触发器30供电。
本实施例中，由于USB3.0主设备接口都向外提供5V电源，且电源可实现500mA甚至更高的负载，远超出本实施例测试装置中各个模块的总负载能力，因此可以利用USB3.0为测试装置提供电源。
本实施例利用第一USB3.0接口为测试装置的各个模块供电，从而不需要单独设置电源模块，简化了测试装置的结构，且节约了成本。
进一步的，本发明测试装置的各个器件可以设置为3.3V耐压，因此可以进行电压转换，可选的，所述USB3.0接口测试装置还包括用于电压转换的LDO转换器，所述LDO转换器与所述供电端连接，所述供电端经由所述LDO转换器为所述晶振模块10、电平转换器20和触发器30供电。第一USB3.0接口提供的电源电压为5V，通过LDO转换器转换为3.3V电压，并为晶振模块10、电平转换器20和触发器30供电。
可选的，为了实现稳定触发待测设备进入发送端测试模式，根据USB3.0标准中Ping LFPS信号的要求进行设计，其中最主要的几个参数如下：周期为20～100ns，tBurst时间为40～200ns，最少有两个时钟周期，差分峰峰值为800～1200mV。根据上述参数，本发明采用33M的晶振，输出时钟周期为30ns左右，设计4个时钟周期，则tBurst时间为120ns左右，所以设计单稳触发器的有效输出时间为120ns，由开关触发，每按一次开关，单稳触发器输出120ns的高电平，用于使能电平转换器20得到满足时间和电平要求的Ping LFPS信号，即上述发送端测试触发信号。
进一步的，基于上述USB3.0接口测试装置的第一至第四任一实施例，本发明还提出了USB3.0接口测试装置的第五实施例，所述第一USB3.0接口包括与所述电平转换器连接的正信号线和负信号线，所述正信号线和负信号线间隔设置。
在本实施例中，待测设备USB3.0发送端信号通过第二USB3.0接口与测试装置的第一USB3.0接口连接，由于USB3.0上最高速率可以达到5G，为了保证信号质量，走线上发送端正信号线和负信号线在USB3.0接口处要尽量分开。且保证单端阻抗为50欧姆，差分阻抗为100欧姆。
进一步的，基于上述USB3.0接口测试装置的第一至第五任一实施例，本发明还提出了USB3.0接口测试装置的第六实施例，所述USB3.0接口测试装置还包括与所述第一USB3.0接口连接的信号发送模块，所述信号发送模块的输出端用于连接示波器；所述信号发送模块与所述晶振模块10、电平转换器20和触发器30间隔设置。
在本实施例中，可以将触发电路集成在一起，为了避免板上电源和时钟等走线对发送端信号的影响，本实施例可以将信号发送模块与晶振模块10、电平转换器20和触发器30间隔设置，即将触发部分电路和信号发送模块分开设置。可选的，可以将触发部分电路的所有器件和信号走在底层，信号发送模块走在顶层，且走线两边包地，第二层是完整的地平面，第三层是电源平面。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种USB3.0接口测试装置，其特征在于，所述USB3.0接口测试装置包括晶振模块、与所述晶振模块的输出端连接的电平转换器、与所述电平转换器的控制端连接的触发器以及与所述电平转换器的输出端连接的第一USB3.0接口；所述触发器输出门限脉冲信号至所述电平转换器；所述晶振模块生成单端时钟信号，并将所述单端时钟信号输出至所述电平转换器；所述电平转换器根据所述门限脉冲信号和所述单端时钟信号生成发送端测试触发信号，并经由所述第一USB3.0接口输出至待测设备的第二USB3.0接口，以触发所述待测设备进入发送端测试模式。
2.如权利要求1所述的USB3.0接口测试装置，其特征在于，所述USB3.0接口测试装置还包括与所述触发器连接的开关，所述开关触发所述触发器输出门限脉冲信号。
3.如权利要求1或2所述的USB3.0接口测试装置，其特征在于，所述触发器为单稳触发器。
4.如权利要求1所述的USB3.0接口测试装置，其特征在于，所述电平转换器将所述单端时钟信号转换为与所述门限脉冲信号的时钟对应的差分信号。
5.如权利要求1所述的USB3.0接口测试装置，其特征在于，所述第一USB3.0接口包括供电端，所述供电端为所述晶振模块、电平转换器和触发器供电。
6.如权利要求5所述的USB3.0接口测试装置，其特征在于，所述USB3.0接口测试装置还包括用于电压转换的LDO转换器，所述LDO转换器与所述供电端连接，所述供电端经由所述LDO转换器为所述晶振模块、电平转换器和触发器供电。
7.如权利要求1所述的USB3.0接口测试装置，其特征在于，所述第一USB3.0接口包括与所述电平转换器连接的正信号线和负信号线，所述正信号线和负信号线间隔设置。
8.如权利要求1所述的USB3.0接口测试装置，其特征在于，所述USB3.0接口测试装置还包括与所述第一USB3.0接口连接的信号发送模块，所述信号发送模块的输出端用于连接示波器；所述信号发送模块与所述晶振模块、电平转换器和触发器间隔设置。
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