STM32的高速USB信号质量测试实现& p w, e9 j# N ' x0 Y+ M' _% |: r" s$ Z% ] 前言 STM32提供了丰富的接口资源,其中包括USB FS、USB HS、OTG FS和OTG HS。对于高速USB,由于信号速率相对较高。在开发过程中,会对高速USB信号质量进行测试,例如运用广泛的眼图测试。STM32的高速USB/OTG IP遵循USB 2.0规范,能够配合实现眼图等信号质量测试项。本文中,首先介绍眼图等信号质量测试的实现框架,然后以Cube软件包中USB 设备类的HID例程为基础,提供软件层面的修改。最后通过USB官方提供的HSETT工具,一步一步呈现如何使STM32实现的USB设备进入测试模式,以便使其输出用以获取眼图等测试项的信号。' g/ [& b# N9 m% H. M5 I# h' ? * @4 n" a, C: W& }6 F, } 一 信号质量测试背景介绍 高速USB信号质量测试,实现框架如下图。 " W6 u! G1 ?9 j 根据测试需要,利用电脑端测试软件工具HSETT,使STM32实现的USB设备进入相应的测试模式。然后利用示波器抓取测试信号,进行信号质量分析。本文中不包含示波器抓取信号的实现描述,读者可以通过文末的参考文档进行了解。% Z& a* x3 B" b) |8 d 其中,HSETT全称High-speed Electrical Test Tool,是USB官方组织发布的一个发包工具(官网www.usb.org下载)。0 _5 [9 k, @ T& u m/ Z8 [ STM32的高速USB IP遵循USB2.0规范,支持多种测试模式,包括Test_J模式、Test_K模式、Test_SE0_NAK模式、Test_Packet模式和Test_Force_Enable模式。更多测试模式内容的介绍请参考USB2.0规范。 更多内容请参考对应型号的参考手册。其中,如果是进行眼图测试,需要进入Test_Packet测试模式。% j% u$ u$ k1 G4 D. U 9 U- g/ v3 Y% p- g a; B, `; O 二 软件层面支持 本文中实现环境如下: 硬件平台: STM32F469I-EVAL4 ?6 E5 X+ C0 R( Y2 @ Cube软件包版本: v1.16.0 HID例程文件路径 :$ @) Q3 w# v# e# b( g) r STM32Cube_FW_F4_V1.16.0\Projects\STM32469I_EVAL\Applications\USB_Device\HID_Standalone.- p" L" |, N2 S& q2 M& Y4 ] HS Electrical Test Tool (HSETT) 通过上述介绍可以了解到高速USB的信号质量测试,需要USB器件进入测试模式,提供符合测试的信号输出。基于此,下面列出例程中添加及修改处,以实现HID设备对测试模式的支持。 9 s& N5 ]* m8 B( n' G# a 完成上述修改,编译生成执行文件,并加载到STM32F469I-EVAL板。注: 工程中包含三个子工程,分别是STM32469I-EVAL_USBD-FS、STM32469I-EVAL_USBD-HS-IN-FS和STM32469I-EVAL_USBD-HS,选择STM32469I-EVAL_USBD-HS实现高速USB的HID设备功能。 ! w1 z3 I" K' j& u9 ~% X) s 三 测试模式进入/ D$ Y* |! v4 ~7 I; D0 u 利用USB数据线将STM32F469I-EVAL板上的高速USB口与电脑连接。如果HID例程运行正常,电脑会对将其识别为HID设备,可在电脑的设备管理器中查看,如下图。' e. [+ g% o8 m 4 h+ _5 a: i& } 打开HS Electrical Test Tool,出现主控制器选择界面,如下图。界面中内容及出现情况与电脑有关,如果电脑仅包含一个主控制器,不会出现选择界面。注意HSETT工具用于USB2.0,如果电脑只有USB3.0主控制器,会出现无法找到USB2.0主控制器的提示,并且不能使用。 从设备管理器进入,查看主控制器属性中的位置路径。查找与HID设备的位置路径关联的主控制器,如下图(主控制器的总线、设备和功能号信息,在下图界面的“常规”标签中)。 根据图中信息确定选择 “PCI总线0、设备29、功能7”,出现选择测试类型的界面,如下图。 本文中介绍USB设备的测试实现。选择 “Device”,单击“TEST”,进入测试模式的界面,如下图。 + A: W) C" c) b, Y o- g 界面中列出了挂载在主控制器上的USB设备硬件ID,选择对应的设备。(实验时,对应USB主控制器上只挂载了STM32实现的HID设备。) 点击 “Enumerate Bus”重新与设备建立枚举。枚举成功出现如下提示。; } K' K4 v: B* [ ; G# e9 a' e# G* Q# d( E1 G; A HSETT提供了多种设备命令,如下图。为了实现眼图测试,选择“TEST_PACKET ”,单击“EXECUTE”,向USB设备发送设置Test_Packet模式的命令。/ @# G4 ]% S/ d% M0 v 5 V' s. L# `" o1 `- D 发送成功,并被USB设备正确响应后,出现如下提示。然后可以单击“Return To Main” “Exit”退出HSETT,释放主控制器的控制。 STM32 高速USB进入测试模式,通过USB接口连续循环地向外输出测试需要的信号。在进入测试模式后,信号的发送不受USB数据线连接的影响,断开USB数据线,依然会发送信号,以便获取眼图等测试信号。% F8 Z( `8 b8 i6 |6 ^5 G9 q( W( y - D$ w5 k0 \" s* N1 W# V3 L- z' _ 四 小结/ H# J N" M: b9 A 本文简略的从STM32角度,描述了高速USB信号质量测试中,涉及到的修改及实现。对于具体的测试及分析,不在本文介绍范围内,读者可以通过提供的参考文档Universal Serial Bus Implementers Forum Device Hi-Speed Electrical Test Procedure,更加全面的了解信号质量测试的步骤及实现。另外,文件中以HID设备为例,但需知测试实现与哪种类型USB设备无关。 ( `) U# r$ q5 h. K& Q8 o, y - v5 y5 f' }: H& x( i' b 参考文档: Universal Serial Bus Specification v2.00 Q/ M3 p8 K3 n# \ @6 \ Universal Serial Bus Implementers Forum Device Hi-Speed Electrical Test Procedure For Agilent Infiniium v1.24 V, o8 p4 Q/ `. t# D" N Universal Serial Bus Implementers Forum Device High-speed Electrical Test Procedure For Tektronix v1.5 l1 i' q# P% B. I6 x9 Z Universal Serial Bus Implementers Forum Full and Low Speed Electrical and Interoperability Compliance Test Procedure RM0386 Reference Manual STM32F469xx and STM32F479xx advanced ARM®-based 32-bit MCUs# {! Q# c+ i8 r! k 文档下载1>> 文档下载2>> 更多实战经验>> W% {3 n3 q; s0 d9 o& V 2 C- f# m( |$ ~. p |
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