Probar sistemas USB de tipo C con USB Type-C ConnEx

Artículo
07/08/2024

En este tema se proporcionan instrucciones para automatizar las pruebas de sistemas, dispositivos, acoplamientos con conectores USB Type-C y su interoperabilidad con el sistema operativo Windows. Puede probar el hardware que pertenezca a una de las siguientes categorías:

Sistema: equipos de escritorio, portátiles, tabletas, servidores o teléfonos que ejecutan una SKU de una versión del sistema operativo Windows con un puerto USB tipo C expuesto.
Dock: cualquier dispositivo USB de tipo C que exponga más de un puerto.
Dispositivo: cualquier dispositivo USB con un puerto type-C que se pueda conectar a un sistema o a una base. Esta categoría incluye dispositivos USB tradicionales, así como dispositivos que admiten el accesorio y los modos alternativos, tal como se define en la especificación USB Type-C.

Especificaciones y procedimientos

Procedimientos de prueba de interoperabilidad de xHCI

La placa de hardware muTT Connection Exerciser Type-C (USB Type-C ConnEx) es un escudo personalizado para la placa Arduino. El escudo proporciona un conmutador de cuatro a uno para automatizar las pruebas de interoperabilidad para escenarios de tipo C USB.

Requisitos de hardware

Para realizar los procedimientos de prueba de interoperabilidad usb type-C mediante USB Type-C ConnEx Versión 2, necesita:

Sistema sometido a prueba (SUT)

Escritorios, portátiles, tabletas, servidores o teléfonos con al menos un puerto USB de tipo C expuesto.
USB Type-C ConnEx

El dispositivo tiene un puerto USB tipo C macho (con la etiqueta J1) al que está conectado el SUT. El dispositivo también tiene otros cuatro puertos USB (etiquetados como J2, J3, J4, J6) a los que se pueden conectar los dispositivos que actúan como periféricos al SUT. El dispositivo supervisa el amperaje y la tensión que se dibujan desde el SUT. Puede comprar el hardware necesario de MCCI.
Dispositivos USB periféricos

Cualquier dispositivo USB con un puerto USB de tipo C que se pueda conectar al SUT. Esta categoría incluye dispositivos USB tradicionales y otros dispositivos que admiten el accesorio y los modos alternativos, tal como se define en la especificación USB Type-C.
Micro-USB to USB A Cable

Usará este cable para conectar su USB Type-C ConnEx a un EQUIPO para la alimentación y la comunicación (si su SUT tiene un puerto USB A, aquí es donde lo conectará).
Controlador proxy

El tipo USB-C ConnEx se puede controlar mediante un proxy para ejecutar las pruebas si el SUT no tiene un puerto USB A. El controlador proxy debe ser un equipo de escritorio secundario o un portátil.

El controlador proxy se comunica (con un SUT móvil) al microcontrolador para cargar el firmware mediante un puerto USB secundario.

Requisitos de hardware para versiones anteriores

Para realizar los procedimientos de prueba de interoperabilidad usb type-C mediante USB Type-C ConnEx Versión 2, necesita:

Sistema sometido a prueba (SUT)

Escritorios, portátiles, tabletas, servidores o teléfonos con al menos un puerto USB de tipo C expuesto.
Arduino Mega 2560 R3

Arduino Mega 2560 R3 se usa como microcontrolador para la configuración de prueba.
Adaptador de alimentación para el microcontrolador Arduino Mega 2560 R3.
USB Type-C ConnEx

El escudo tiene un puerto USB tipo C macho (etiquetado J1) al que está conectado el SUT. El escudo también tiene otros cuatro puertos USB (etiquetados como J2, J3, J4, J6) a los que se pueden conectar los dispositivos que actúan como periféricos al SUT. El escudo supervisa el amperaje y el voltaje que se extraen del SUT. Puede comprar esta placa de MCCI o JJG Technologies.
Cable USB A a B

Usará este cable para conectar un equipo al microcontrolador para actualizar el firmware en el microcontrolador para ejecutar pruebas.
Dispositivos USB periféricos

Cualquier dispositivo USB con un puerto USB de tipo C que se pueda conectar al SUT. Esta categoría incluye dispositivos USB tradicionales y otros dispositivos que admiten el accesorio y los modos alternativos, tal como se define en la especificación USB Type-C.
Cargador USB

USB Type-C que admite los requisitos actuales del tipo C USB y, opcionalmente, entrega de energía USB. También necesita un cargador USB Micro-B para J6.
Controlador proxy

Usb Type-C ConnEx se puede controlar mediante un proxy para ejecutar las pruebas. El controlador proxy puede ser una de estas entidades:
- Pc de escritorio secundario o portátil.
  
  El controlador proxy se comunica con un SUT móvil, el microcontrolador para cargar el firmware.
- SUT mediante un puerto USB secundario.
- SUT mediante un conector de audio de 3,5 mm.
  
  En esta configuración, necesita:
  - Escudo DTMF para ejecutar pruebas en SUT con un único puerto USB tipo C. DTMF proporciona la capacidad de controlar el escudo desde un dispositivo de un solo puerto con un conector de audio después de que se haya completado el flash inicial del firmware.
  - Cable de audio macho a macho de 4 patillas utilizado para conectar el escudo DTMF al SUT. Esto permite que el SUT controle el escudo USB type-C durante las pruebas.

Requisitos de software

Asegúrese de cumplir estos requisitos:

El SUT debe tener la versión del sistema operativo Windows con el que desea probar la interoperabilidad.
El controlador proxy debe ejecutar Windows 10.
Descargue e instale el paquete de software MUTT más reciente en el controlador proxy. El paquete es un conjunto de herramientas que se usan para ejecutar pruebas con USB Type-C ConnEx. Incluye utilidades para actualizar el firmware, cambiar entre los puertos periféricos y enviar solicitudes para simular casos de prueba. También contiene paquetes de controladores de prueba que prueban la funcionalidad de los autobuses, su controlador y dispositivos conectados al bus.
En el caso de los sistemas basados en UCSI, se recomienda encarecidamente realizar pruebas con algunas configuraciones adicionales para ayudar a detectar errores de firmware de UCSI. Esta configuración hará que los problemas de firmware ucSI sean reconocibles y se recomienda encarecidamente solo con fines de prueba. Consulte Depuración de errores de firmware de USCI en esta entrada de blog.
La instalación de las herramientas de prueba requiere una ventana de comandos con privilegios elevados.

Para abrir una ventana de comandos con privilegios elevados, el usuario debe ser miembro del grupo Administradores en el controlador proxy. Para abrir una ventana del símbolo del sistema con privilegios elevados, cree un acceso directo de escritorio para Cmd.exe, seleccione y mantenga presionado (o haga clic con el botón derecho) en el acceso directo de Cmd.exe y seleccione Ejecutar como administrador.

Herramientas de ConnEx de tipo USB

Estas son las herramientas del paquete de software MUTT que son específicas de USB Type-C ConnEx

Herramienta	Descripción
ConnExUtil.exe	Herramienta de línea de comandos para ejercer las características de Usb Type-C ConnEx.
CxLoop.cmd	Conecta y desconecta cada puerto una vez.
CxStress.cmd	Script de estrés aleatorio.
CxPower.cmd	Captura los datos de energía (voltaje y amperaje) durante un período de tiempo y envía la salida a un archivo CSV.

Para obtener información sobre todas las demás herramientas, vea Herramientas en el paquete de software MUTT.

Introducción a la versión más reciente

Siga este procedimiento para configurar el entorno de prueba.

(imagen de la nueva configuración)

La configuración será similar a esta imagen. Tenga en cuenta que el puerto Micro-USB del dispositivo proporciona control sobre USB Type-C ConnEx cuando está conectado a un equipo.

En estos pasos, conectará las piezas de hardware, actualizará el firmware en el microcontrolador y validará la instalación.

Conecte el micro-usb a la parte posterior de ConnEx y usb A en el controlador proxy (SUT, si está disponible).
Actualice el dispositivo con el firmware usb Type-C ConnEx.
- Abra una ventana del símbolo del sistema con permisos elevados.
- Vaya a la ubicación del paquete de software MUTT, como C:\Archivos de programa (x86)\USBTest\<arch>.
- Ejecute el siguiente comando:
  
  ConnExUtil.exe –UpdateFirmware
Conecte el SUT con el cable USB tipo C conectado en la parte posterior del dispositivo.
Conecte los periféricos a los puertos USB con la etiqueta J2, J3, J4, J6.
Asegúrese de que el Administrador de dispositivos reconoce el dispositivo en el controlador proxy (SUT si está disponible).

Introducción a las versiones anteriores

Siga este procedimiento para configurar el entorno de prueba.

Diagrama de una configuración de Tipo USB-C ConnEx.

La configuración debe ser similar a esta imagen. Tenga en cuenta que el puerto USB Type-C del microcontrolador proporciona control sobre USB Type-C ConnEx cuando está conectado a un equipo.

En estos pasos, conectará las piezas de hardware, actualizará el firmware en el microcontrolador y validará la instalación. El escudo DTMF proporciona control sobre USB Type-C ConnEx cuando está conectado al puerto de audio de un teléfono o tableta.

Conecte el microcontrolador al escudo USB type-C.

Si usb Type-C ConnEx no viene ensamblado, continúe con el paso 1. Si se ha ensamblado el tipo USB-C ConnEx, continúe con el paso 2.

Precaución

Este paso debe realizarse cuidadosamente porque las patillas se doblan fácilmente.
1. Alinee los pines del escudo USB Type-C con los receptores del microcontrolador asegurándose de que las placas están niveladas entre sí.
2. Presione suavemente los dos tableros juntos. Tenga cuidado de no doblar las patillas en el escudo.
  
  La unidad ensamblada debe ser similar a esta imagen:
Power the USB Type-C ConnEx from the attached microcontroller by using the USB Type-B (connected to the proxy controller) or from an external power adapter. La pantalla LCD es similar a esta imagen:

Después de cinco segundos, la pantalla LCD muestra la corriente y el voltaje.

Si no ve la visualización como se muestra en la imagen anterior, asegúrese de que ha ensamblado correctamente la unidad.
Actualice el microcontrolador con el firmware USB Type-C ConnEx.
- Abra una ventana del símbolo del sistema con permisos elevados.
- Vaya a la ubicación del paquete de software MUTT, como C:\Archivos de programa (x86)\USBTest\<arch>.
- Ejecute el siguiente comando:
  
  MuttUtil.exe –UpdateTabFirmware
Conecte el SUT al puerto USB tipo C macho (etiquetado J1) en el escudo.

Precaución : el conector J1 requiere compatibilidad adicional al conectar el SUT. El conector no es lo suficientemente robusto como para mantener el peso de un dispositivo o por sí mismo.
Conecte los periféricos a los puertos USB con la etiqueta J2, J3, J4, J6.
Adjunte el controlador proxy al microcontrolador.
- Si el controlador proxy es un equipo de escritorio o portátil, establezca la conexión a través de USB. Conecte el puerto USB Type-B en el microcontrolador a un puerto USB en el controlador proxy, como se muestra en la imagen anterior.
- Si el controlador proxy es un SUT móvil, establezca la conexión mediante el puerto de audio. Para esta conexión, necesita el escudo DTMF.
  1. Conecte el escudo DTMF a la unidad ensamblada como se muestra en esta imagen:
  2. Conecte el puerto de audio del escudo al puerto de audio del SUT mediante un cable de audio macho a macho de 4 patillas.
    
    La configuración debe ser similar a esta imagen:
Asegúrese de que usb Type-C ConnEx lo reconoce Administrador de dispositivos en el controlador proxy.
1. Haga clic con el botón derecho en el botón Inicio de la barra de tareas y seleccione Administrador de dispositivos.
2. Expanda el nodo Puertos (COM & LPT) y observe el puerto COM que usa el microcontrolador. En este ejemplo, está conectado a COM 4.

ConnExUtil.exe

Estas son las opciones de línea de comandos que ConnExUtil.exe admite para controlar la placa USB Type-C ConnEx.

Caso de uso	Opción	Descripción
Detección de dispositivos Enumerar todos los dispositivos conectados a USB Type-C ConnEx	/list	En el caso de los dispositivos conectados a USB, esta opción enumera la ruta de acceso de la instancia del dispositivo. En el caso de los dispositivos conectados a audio, muestra Audio. Para ver los dispositivos de audio, úselo en combinación con el parámetro /all . Enumera con un índice basado en 1 que se puede usar para la entrada en el /# parámetro .
Selección de dispositivos Seleccione todos los dispositivos conectados a USB Type-C ConnEx, incluido el audio.	/all	Opcional. Sin este parámetro, la utilidad direcciona los dispositivos conectados a USB. Use este parámetro solo si un dispositivo conectado a audio está en uso. La detección de audio consume mucho tiempo y está deshabilitada de forma predeterminada.
Selección de dispositivos Seleccione un dispositivo específico conectado a USB Type-C ConnEx 'n'.	/#n	Opcional. Input n es un índice basado en 1 de los dispositivos disponibles conectados a USB Type-C ConnEx que se pueden ver mediante el parámetro /list . Sin este parámetro, el comportamiento predeterminado es ejecutar cada comando en todos los paneles USB Type-C ConnEx.
Comando device	/setPort p	Cambie al puerto p especificado. Conecte un puerto especificando el número (1 – 4) o por nombre (J2, J3, J4, J6). 0 desconecta todos los puertos.
Comando device	/getPort	Lea el puerto conectado actualmente.
Comando device Leer información de amperaje/voltaje.	/Voltios /Amperios /Versión	Lee el voltaje de corriente. Lea el amperaje actual. Lea la versión del dispositivo.
Comando device Habilite SuperSpeed.	/SuperSpeedOn	Habilita SuperSpeed globalmente para las conexiones actuales y futuras hasta que se envíe un comando /SuperSpeedOff . SuperSpeed está habilitado de forma predeterminada. Si SuperSpeed está deshabilitado y el puerto 1 o 2 está conectado, este comando desencadena una reconexión en SuperSpeed.
Comando device Deshabilitar SuperSpeed	/SuperSpeedOff	Deshabilita SuperSpeed globalmente para las conexiones actuales y futuras hasta que se envíe un comando /SuperSpeedOn o se restablezca el dispositivo. Si SuperSpeed está habilitado y el puerto 1 o 2 está conectado, este comando desencadena una reconexión con las líneas SuperSpeed deshabilitadas.
Establecimiento del retraso del comando	/setDelay	Establece el retraso de comandos t en segundos. Si se establece un retraso de comando, el siguiente comando /setPort o /SuperSpeed{On/Off} se retrasará en t segundos en los que t oscila entre 0 y 99. Se trata de una configuración única, solo se retrasa el siguiente comando. No se admite el envío de varios comandos antes de que el temporizador de retraso haya expirado.
Establecer el tiempo de espera de desconexión en milisegundos	/setDisconnectTimeout t	Establezca un tiempo de espera de desconexión para el siguiente comando /setPort distinto de cero. En el siguiente evento de conexión, el puerto solo permanecerá conectado para los milisegundos antes de desconectarse. Se trata de una configuración única, solo se desconectará automáticamente el siguiente evento de conexión. El intervalo permitido es de 0 a 9999 ms.
Comando batch: Medidas de potencia de salida en un archivo .csv.	/powercsv	Anexe las medidas de energía actuales y la marca de tiempo en power.csv La primera ejecución crea power.csv. En las ejecuciones posteriores se anexan datos a este archivo. Cambie el nombre o elimine el archivo para iniciar la captura de datos nuevos. Cada ejecución anexa una línea con el siguiente formato: index,time,volts,amps><<>>><.< index es el índice de dispositivo proporcionado por /list, por lo que se pueden supervisar simultáneamente varios dispositivos. time es la marca de tiempo sin procesar en segundos. voltios y ampedores se registran en dos posiciones decimales. Estos datos se pueden capturar durante largos períodos de tiempo y trazarlos en una aplicación de hoja de cálculo, consulte el script de cxpower.cmd.
Comando batch: Ejecución de pruebas unitarias de funcionalidad principal	test/	Prueba toda la funcionalidad principal del dispositivo. Se usa para la validación básica de la funcionalidad del dispositivo. Si se produce un error en este comando, descienda el dispositivo y actualice el firmware.
Comando batch: Demostración básica de la secuencia de conmutación de puertos.	/demo d	Recorra todos los puertos una vez, con un retraso d segundo en cada puerto. Escribe el número de puerto, voltios y amps en cada puerto en demoresult.txt.

Comandos de ejemplo

Conexión a un puerto

connexutil.exe /setport 1

Como alternativa, use el nombre del puerto como se imprime en la placa:

connexutil.exe /setport J3

Desconectar todos los puertos

connexutil.exe /setport 0

Recorrer en bucle todos los puertos

for %p in (1 2 3 4)
do (
    connexutil.exe /setport %p
    echo Confirm device on port %p
    pause
)

Scripts para controlar la placa Usb Type-C ConnEx

Estos scripts ejercen la interfaz de control compatible con ConnExUtil.exe para ejecutar pruebas secuenciales y de tipo de esfuerzo con USB Type-C ConnEx a través de la línea de comandos. Todos estos scripts admiten el audio opcional del parámetro de línea de comandos para indicar que la placa USB Type-C ConnEx está conectada a través de la interfaz de audio de 3,5 mm. De forma predeterminada, solo intentarán usar placas conectadas USB.

Secuencia sencilla de conexión y desconexión: CXLOOP. CMD

Conecta y desconecta el SUT hacia y desde cada puerto (1-4) y se detiene en cada puerto que solicita al evaluador que valide la conexión en ese puerto.

Bucle de conexión y desconexión aleatorios: CXSTRESS. CMD

Conecta y desconecta el SUT hacia y desde cada puerto al azar durante un intervalo aleatorio de 0,0-5,0 segundos en un bucle infinito. Al conectarse a los puertos USB Type-C, habilitará o deshabilitará aleatoriamente la conexión SuperSpeed en ese puerto y indicará aleatoriamente que la placa se desconecte rápidamente en ese puerto en algún intervalo aleatorio entre 0 y 999 ms.

El parámetro de línea de comandos C hace que el script solo cambie entre los puertos USB Type-C y el estado desconectado. Un parámetro de línea de comandos numérico restablece el intervalo aleatorio máximo entre los modificadores del valor predeterminado de 5,0 segundos al valor de entrada en segundos. Los parámetros se pueden pasar en cualquier orden.

Medición de potencia de larga duración: CXPOWER. CMD

Guarda el amperaje y el voltaje notificados por USB Type-C ConnEx en el archivo de salida power.csv a 2 segundos intervalos. Los datos tienen el formato de variables separadas por comas de la siguiente manera:

index,time,volts,amps

index es el índice de dispositivo proporcionado por el comando ConnExUtil.exe /list para que varios dispositivos se puedan supervisar simultáneamente.

time es la marca de tiempo sin procesar en segundos.

voltios y ampedores se registran en 2 posiciones decimales.

Una vez completada la captura, estos datos se pueden procesar en gráficos que muestran el consumo de energía a lo largo del tiempo, por ejemplo, el consumo de energía durante el ciclo de carga de la batería. Un parámetro de línea de comandos numérico restablece el intervalo de medición predeterminado de 2 segundos al valor de entrada en segundos.

Acerca de los casos de prueba

Los procedimientos de prueba de interoperabilidad usb type-C se dividen en dos secciones: pruebas funcionales (FT) y pruebas de esfuerzo (ST). Cada sección de prueba describe el caso de prueba e identifica la categoría que se aplica a la prueba. El producto debe probarse en toda la categoría aplicable. Algunos casos de prueba contienen vínculos a sugerencias y sugerencias pertinentes para obtener información adicional. Esta sección se centra en la experiencia y la funcionalidad del tipo C usb. Una solución usb de tipo C puede contener otros componentes USB, como un concentrador USB o un controlador USB. Las pruebas detalladas de los concentradores y controladores USB se tratan tanto en los procedimientos de prueba de interoperabilidad xHCI de USB-IF como en el Kit de certificación de hardware de Windows.

Estos casos de prueba se basan en los comandos ConnExUtil y scripts de ejemplo scripts para controlar la placa USB Type-C ConnEx. Los casos de prueba hacen referencia a los scripts. Personalice los scripts según sea necesario para el escenario de prueba.

Enumeración de dispositivos: confirma que los aspectos principales de la enumeración de dispositivos son funcionales.
Negociación en modo alternativo: confirma los modos alternativos admitidos.
Carga y entrega de energía (PD): confirma la carga con usb type-C.
Intercambio de roles: confirma el intercambio de roles.

En la sección de pruebas de esfuerzo se describen los procedimientos para escenarios de esfuerzo y casos perimetrales, que prueban la estabilidad del dispositivo durante un período de tiempo. Las pruebas de esfuerzo requieren un dispositivo personalizado (superMUTT) para la validación USB heredada (no tipo USB-C). Se pueden lograr pruebas y automatización adicionales con el próximo dispositivo de prueba USB Type-C.

Enumeración de dispositivos: confirma que los aspectos principales de la enumeración de dispositivos son funcionales.
Carga y entrega de energía (PD): confirma la carga con usb type-C.

FT Case 1: Enumeración de dispositivos

Diagrama de FT Case 1: enumeración de dispositivos.