USB信号完整性分析及异常性测试6404E帮您完美解决

 

在当今数字化连接的世界里，USB线缆远不止是简单的连接器，它们是高速数据通道和电力生命线。快速充电、实时音频流传输以及无缝数据传输，都对性能和可靠性标准提出了越来越高的要求。哪怕是线缆存在微小瑕疵或连接器出现故障，都可能导致设备故障、通信错误，最终引发客户不满。

在应急服务、航空或建筑等对安全要求极高的领域，可靠的通信对于安全、协调的作业至关重要。在这些环境中，无干扰的音频信号不可或缺，任何干扰都可能造成严重后果，甚至导致人员受伤。智能线缆不仅具备简单的数据传输功能，还集成了嵌入式组件甚至可编程电子元件，在上述安全关键领域的应用日益广泛。因此，测试和验证工作也变得更加复杂。

面临的挑战：

一家专门生产通信设备的厂商。该客户现有的系统使用定制的线端测试系统，成功测试其设备中使用的控制部件，如按钮、开关和旋转旋钮。该系统既能测试电气触点，又能测试触觉反馈，确保触觉反馈、操作力和信号连续性符合规格要求。由于这些部件用于关键系统，因此对功能可靠性和可追溯性有着严格的要求。该客户决定扩展现有的测试流程，不仅测试单个控制部件，还要测试整个组件及其USB接口。目标：制定一套全面的线端测试策略，确保系统级验证符合应用关键要求。

设计要求

计划中的系统需要整合既定的测试流程，包括逻辑验证、数字接口检查和高频敏感连接检查，同时还要具备先进的信号完整性分析、串行协议解码以及USB线路异常检测功能。由于系统架构中已包含一台控制电脑，且行业标准严格，因此确定采用基于USB的示波器作为最合适的解决方案。

该示波器本身需要具备高端测量能力，能够无缝集成到测试环境中，同时具备可扩展性以满足未来需求。系统需要能够分析时序和信号完整性指标，包括信噪比、电压电平、上升/下降时间和抖动。具备绘制USB数据线（D+/D-）眼图的能力，能够以直观的视觉方式呈现这些指标，使工程师能够快速评估是否满足要求。

海洋仪器提供的设计方案

将PicoScope 6404E集成到测试环境中是跨团队紧密协作的结果，双方秉持共同的工程理念和清晰的愿景。全面的PicoSDK使能够将示波器作为完全集成的测量模块：从高级触发控制到眼图生成以及USB数据线信号评估，示波器的所有功能都得以展现。对于测试系统开发方来说，PicoSDK基于C语言的动态链接库（DLL）功能强大，涵盖范围广泛，这一点尤为有利。

在定义复杂的触发条件时，这一点尤其有帮助。详细的文档和支持在这方面也提供了很大帮助。与此同时，PicoScope 6404E的硬件，如先进的触发功能和深存储器，在真实测试条件下检测抖动、反射和协议级异常方面发挥了至关重要的作用。

主要成果包括

使用PicoSDK将PicoScope 6404E无缝集成到测试系统中

使用眼图分析可靠验证USB 2.0全速信号质量

使用眼图分析显著缩短复杂线缆的验证时间

其次，该系统更进一步。测试系统中的AudioAnalyzer被添加到系统中，用于测试各种音频信号（扬声器和麦克风）。该系统还用于激励数字输入和输出，并检查UART通信系统。最后，使用1-Wire EEPROM通信协议传输被测设备（DUT）配置。除了即时的技术成功外，该项目还充分展示了跨公司边界协作工程的价值。通过将深厚的示波器专业知识与灵活的测试系统设计相结合，为未来测试解决方案的开发合作铺平了道路。

总结：

该新型测试系统的核心是PicoScope 6404E，其具备500MHz带宽、5GS/s采样率和2GS深存储器。这些规格使其能够测试当前的USB 2.0线缆设计，同时为未来线缆性能提升预留了空间。与此同时，PicoScope 6404E先进的触发功能使其能够在实际生产条件下实现有针对性的信号捕获。

PicoScope 6404E

利用灵活的PicoSDK软件将示波器集成到测试系统中。测试系统里有一个名为TestMate的接口，它是多个序列发生器之一，负责处理PicoScope与测试序列控制之间的通信。该测试系统还包括Comet和TestManager等组件，这些组件与各种Toolmonitors协同工作，实现设备通信的便捷化。这些软件组件作为与外部仪器通信的协议无关接口，通过以太网、USB、CAN甚至专有API实现灵活且可扩展的集成。

模块化软件架构使用户能够以最小的工作量配置和调整测试夹具以适应新型线缆，确保与现有生产环境的兼容性，同时支持未来系统扩展。最后，集成状态机管理测试执行，将流程结构化为清晰定义的步骤，简化操作和诊断。

所有这些构建模块，包括PicoScope 6404E、PicoSDK和测试系统，都实现了对USB 2.0全速参数的快速、可重复分析，提高了信号异常检测能力，提升了复杂线缆组件的质量。