Menguji sistem USB Type-C dengan USB Type-C ConnEx

Artikel
01/17/2024

Topik ini menyediakan panduan untuk mengotomatiskan pengujian sistem, perangkat, dermaga dengan konektor USB Type-C dan interoperabilitasnya dengan sistem operasi Windows. Anda dapat menguji perangkat keras yang termasuk dalam salah satu kategori berikut:

Sistem: Desktop, laptop, tablet, server, atau ponsel yang menjalankan SKU dari versi sistem operasi Windows dengan port USB Type-C yang terbuka.
Dock: Perangkat USB Type-C apa pun yang mengekspos lebih dari satu port.
Perangkat: Perangkat USB apa pun dengan port Type-C yang dapat dilampirkan ke sistem atau dermaga. Kategori ini mencakup perangkat USB tradisional serta perangkat yang mendukung aksesori dan mode alternatif seperti yang didefinisikan dalam spesifikasi USB Type-C.

Spesifikasi dan prosedur

Prosedur uji interoperabilitas xHCI

Papan perangkat keras MUTT Connection Exerciser Type-C (USB Type-C ConnEx) adalah perisai kustom untuk papan Arduino. Perisai ini menyediakan sakelar empat-ke-satu untuk mengotomatiskan pengujian interoperabilitas untuk skenario USB Type-C.

Persyaratan perangkat keras

Untuk melakukan prosedur uji interoperabilitas USB Type-C dengan menggunakan USB Type-C ConnEx Versi 2, Anda memerlukan:

Sistem sedang diuji (SUT)

Desktop, laptop, tablet, server, atau ponsel dengan setidaknya satu port USB Type-C yang terbuka.
USB Type-C ConnEx

Perangkat ini memiliki satu port USB Type-C pria (berlabel J1) tempat SUT terhubung. Perangkat ini juga memiliki empat port USB lainnya (berlabel J2, J3, J4, J6) tempat perangkat dapat dilampirkan yang bertindak sebagai periferal ke SUT. Perangkat memantau amperase dan tegangan yang diambil dari SUT. Anda dapat membeli perangkat keras yang diperlukan dari MCCI.
Perangkat USB periferal

Perangkat USB apa pun dengan port USB Type-C yang dapat dilampirkan ke SUT. Kategori ini mencakup perangkat USB tradisional dan perangkat lain yang mendukung aksesori dan mode alternatif seperti yang didefinisikan dalam spesifikasi USB Type-C.
Kabel Micro-USB ke USB A

Anda akan menggunakan kabel ini untuk menyambungkan USB Type-C ConnEx Anda ke PC untuk daya dan komunikasi (Jika SUT Anda memiliki port USB A, di sinilah Anda akan menghubungkannya).
Pengontrol proksi

USB Type-C ConnEx dapat dikontrol dengan menggunakan proksi untuk menjalankan pengujian jika SUT tidak memiliki port USB A. Pengontrol proksi harus merupakan PC desktop sekunder atau laptop.

Pengontrol proksi berkomunikasi (dengan SUT seluler) ke mikrokontroler untuk memuat firmware dengan menggunakan port USB sekunder.

Persyaratan perangkat keras untuk versi yang lebih lama

Untuk melakukan prosedur uji interoperabilitas USB Type-C dengan menggunakan USB Type-C ConnEx Versi 2, Anda memerlukan:

Sistem sedang diuji (SUT)

Desktop, laptop, tablet, server, atau ponsel dengan setidaknya satu port USB Type-C yang terbuka.
Arduino Mega 2560 R3

Arduino Mega 2560 R3 digunakan sebagai mikrokontroler untuk pengaturan pengujian.
Adaptor daya untuk mikrokontroler Arduino Mega 2560 R3.
USB Type-C ConnEx

Perisai ini memiliki satu port USB Type-C pria (berlabel J1) tempat SUT terhubung. Perisai ini juga memiliki empat port USB lainnya (berlabel J2, J3, J4, J6) tempat perangkat dapat dilampirkan yang bertindak sebagai periferal ke SUT. Perisai memantau amperase dan tegangan yang diambil dari SUT. Anda dapat membeli papan ini dari MCCI atau JJG Technologies.
Kabel USB A-ke-B

Anda akan menggunakan kabel ini untuk menyambungkan PC ke mikrokontroler untuk memperbarui firmware pada mikrokontroler untuk menjalankan pengujian.
Perangkat USB periferal

Perangkat USB apa pun dengan port USB Type-C yang dapat dilampirkan ke SUT. Kategori ini mencakup perangkat USB tradisional dan perangkat lain yang mendukung aksesori dan mode alternatif seperti yang didefinisikan dalam spesifikasi USB Type-C.
Pengisi daya USB

USB Type-C yang mendukung persyaratan USB Type-C saat ini dan secara opsional Usb Power Delivery. Anda juga memerlukan pengisi daya USB Micro-B untuk J6.
Pengontrol proksi

USB Type-C ConnEx dapat dikontrol dengan menggunakan proksi untuk menjalankan pengujian. Pengontrol proksi dapat menjadi salah satu entitas ini:
- PC desktop sekunder atau laptop.
  
  Pengontrol proksi berkomunikasi dengan SUT seluler, mikrokontroler untuk memuat firmware.
- SUT dengan menggunakan port USB sekunder.
- SUT dengan menggunakan jack audio 3.5mm.
  
  Dalam pengaturan ini, Anda memerlukan:
  - Perisai DTMF untuk menjalankan pengujian pada SUT dengan satu port USB Type-C. DTMF menyediakan kemampuan untuk mengontrol perisai dari perangkat port tunggal dengan jack audio setelah flash awal firmware selesai.
  - Kabel audio laki-laki-ke-laki 4-pin yang digunakan untuk menghubungkan perisai DTMF ke SUT. Ini memungkinkan SUT untuk mengontrol perisai USB Type-C selama pengujian.

Persyaratan perangkat lunak

Pastikan Anda memenuhi persyaratan ini:

SUT Anda harus memiliki versi sistem operasi Windows yang ingin Anda uji interoperabilitasnya.
Pengontrol proksi harus berjalan Windows 10.
Unduh dan instal paket perangkat lunak MUTT terbaru pada pengontrol proksi. Paket ini adalah serangkaian alat yang digunakan untuk menjalankan pengujian dengan USB Type-C ConnEx. Ini termasuk utilitas untuk memperbarui firmware, beralih di antara port periferal, dan mengirim permintaan untuk mensimulasikan kasus pengujian. Ini juga berisi paket driver pengujian yang menguji fungsionalitas bus, pengontrolnya, dan perangkat yang terhubung ke bus.
Untuk sistem berbasis UCSI, kami sangat menyarankan pengujian dengan beberapa pengaturan tambahan untuk membantu menemukan bug firmware UCSI. Pengaturan ini akan membuat masalah firmware UCSI dapat ditemukan dan sangat disarankan hanya untuk tujuan pengujian. Silakan lihat Men-debug kegagalan firmware USCI di posting blog ini.
Penginstalan alat pengujian memerlukan jendela perintah yang ditingkatkan.

Untuk membuka jendela perintah yang ditinggikan, pengguna harus menjadi anggota grup Administrator pada pengontrol proksi. Untuk membuka jendela Wantian Perintah yang ditinggikan, buat pintasan desktop untuk Cmd.exe, pilih dan tahan (atau klik kanan) pintasan Cmd.exe, dan pilih Jalankan sebagai administrator.

Alat USB Type-C ConnEx

Berikut adalah alat dalam paket perangkat lunak MUTT yang khusus untuk USB Type-C ConnEx

Alat	Deskripsi
ConnExUtil.exe	Alat baris perintah untuk menjalankan fitur USB Type-C ConnEx.
CxLoop.cmd	Menyambungkan dan memutuskan sambungan setiap port sekali.
CxStress.cmd	Skrip stres acak.
CxPower.cmd	Mengambil data daya (tegangan dan amperase) selama periode waktu tertentu dan mengirim output ke file CSV.

Untuk informasi tentang semua alat lainnya, lihat Alat dalam paket perangkat lunak MUTT.

Mulai menggunakan versi terbaru

Ikuti prosedur ini untuk menyiapkan lingkungan pengujian Anda.

(pic pengaturan baru)

Konfigurasi akan mirip dengan gambar ini. Perhatikan bahwa port Micro-USB pada perangkat menyediakan kontrol atas USB Type-C ConnEx saat terhubung ke PC.

Dalam langkah-langkah ini, Anda akan menghubungkan potongan perangkat keras, memperbarui firmware pada mikrokontroler, dan memvalidasi penginstalan.

Colokkan micro-usb ke bagian belakang ConnEx dan USB A ke pengontrol proksi (SUT jika tersedia).
Perbarui perangkat dengan firmware USB Type-C ConnEx.
- Buka jendela wantian perintah yang ditinggikan.
- Navigasi ke lokasi paket perangkat lunak MUTT, seperti C:\Program Files (x86)\USBTest\<arch>.
- Jalankan perintah berikut:
  
  ConnExUtil.exe –UpdateFirmware
Colokkan SUT menggunakan kabel USB Type-C yang terpasang di bagian belakang perangkat.
Pasang periferal ke port USB berlabel J2, J3, J4, J6.
Pastikan bahwa perangkat dikenali oleh Manajer Perangkat pada pengontrol proksi Anda (SUT jika tersedia).

Mulai menggunakan versi yang lebih lama

Ikuti prosedur ini untuk menyiapkan lingkungan pengujian Anda.

Diagram konfigurasi USB Type-C ConnEx.

Konfigurasi harus mirip dengan gambar ini. Perhatikan bahwa port USB Type-C pada mikrokontroler memberikan kontrol atas USB Type-C ConnEx saat terhubung ke PC.

Dalam langkah-langkah ini, Anda akan menghubungkan potongan perangkat keras, memperbarui firmware pada mikrokontroler, dan memvalidasi penginstalan. Perisai DTMF memberikan kontrol atas USB Type-C ConnEx saat terhubung ke port audio ponsel atau tablet.

Sambungkan mikrokontroler ke perisai USB Type-C.

Jika USB Type-C ConnEx tidak dirakit, lanjutkan dengan langkah 1. Jika USB Type-C ConnEx Anda telah dirakit, lanjutkan ke langkah 2.

Perhatian

Langkah ini harus dilakukan dengan hati-hati karena pin membungkuk dengan mudah.
1. Sejajarkan pin perisai USB Type-C dengan reseptor pada mikrokontroler dengan memastikan bahwa papan sejajar satu sama lain.
2. Tekan dua papan dengan lembut bersama-sama. Berhati-hatilah untuk tidak menekuni pin pada perisai.
  
  Unit rakitan Anda harus mirip dengan gambar ini:
Daya USB Type-C ConnEx dari mikrokontroler yang terpasang dengan menggunakan USB Type-B (terhubung ke pengontrol proksi) atau dari adaptor daya eksternal. Tampilan LCD mirip dengan gambar ini:

Setelah lima detik, tampilan LCD menunjukkan arus dan tegangan.

Jika Anda tidak melihat tampilan seperti yang ditunjukkan pada gambar sebelumnya, pastikan Anda telah merakit unit dengan benar.
Perbarui mikrokontroler dengan firmware USB Type-C ConnEx.
- Buka jendela wantian perintah yang ditinggikan.
- Navigasi ke lokasi paket perangkat lunak MUTT, seperti C:\Program Files (x86)\USBTest\<arch>.
- Jalankan perintah berikut:
  
  MuttUtil.exe –UpdateTabFirmware
Colokkan SUT ke port USB Type-C pria (berlabel J1) pada perisai.

Hati Konektor J1 memerlukan dukungan tambahan saat menyambungkan SUT. Konektor tidak cukup kokoh untuk mempertahankan berat perangkat atau dengan sendirinya.
Pasang periferal ke port USB berlabel J2, J3, J4, J6.
Lampirkan pengontrol proksi ke mikrokontroler.
- Jika pengontrol proksi adalah PC desktop atau laptop, buat koneksi melalui USB. Sambungkan port USB Type-B pada mikrokontroler ke port USB pada pengontrol proksi, seperti yang ditunjukkan pada gambar sebelumnya.
- Jika pengontrol proksi adalah SUT seluler, buat koneksi dengan menggunakan port audio. Untuk koneksi ini, Anda memerlukan perisai DTMF.
  1. Sambungkan perisai DTMF ke unit yang dirakit seperti yang ditunjukkan pada gambar ini:
  2. Sambungkan port audio perisai ke port audio pada SUT dengan menggunakan kabel audio 4-pin male-to-male.
    
    Penyiapan Anda harus mirip dengan gambar ini:
Pastikan USB Type-C ConnEx dikenali oleh Device Manager pada pengontrol proksi.
1. Klik kanan tombol Mulai di bilah tugas dan pilih Manajer Perangkat.
2. Perluas node Port (COM & LPT) dan catat port COM yang digunakan oleh mikrokontroler. Dalam contoh ini, tersambung ke COM 4.

ConnExUtil.exe

Berikut adalah opsi baris perintah yang ConnExUtil.exe dukung untuk mengontrol papan USB Type-C ConnEx.

Penggunaan kasus	Opsi	Deskripsi
Penemuan Perangkat Mencantumkan semua perangkat yang terhubung ke USB Type-C ConnEx	/list	Untuk perangkat yang terhubung dengan USB, opsi ini mencantumkan jalur instans perangkat. Untuk perangkat audio yang terhubung, perangkat akan menampilkan Audio. Untuk melihat perangkat audio, gunakan ini dalam kombinasi dengan parameter /all . Daftar dengan indeks berbasis 1 yang dapat digunakan untuk input ke /# parameter .
Pilihan Perangkat Pilih semua perangkat yang terhubung ke USB Type-C ConnEx, termasuk audio.	/all	Pilihan. Tanpa parameter ini, utilitas membahas perangkat yang terhubung dengan USB. Gunakan parameter ini hanya jika perangkat yang tersambung audio sedang digunakan. Penemuan audio memakan waktu dan dinonaktifkan secara default.
Pilihan Perangkat Pilih perangkat tertentu yang terhubung ke USB Type-C ConnEx 'n'.	/#N	Pilihan. Input n adalah indeks berbasis 1 dari perangkat yang tersedia yang terhubung ke USB Type-C ConnEx yang dapat dilihat dengan menggunakan parameter /list . Tanpa parameter ini, perilaku default adalah menjalankan setiap perintah pada semua papan USB Type-C ConnEx.
Perintah Perangkat	/setPortp	Beralih ke port p yang ditentukan. Sambungkan port dengan menentukan nomor (1 – 4) atau berdasarkan nama (J2, J3, J4, J6). 0 memutuskan semua port.
Perintah Perangkat	/getPort	Baca port yang saat ini tersambung.
Perintah Perangkat Membaca informasi amperase/tegangan.	/Volt /Ampli /Versi	Baca tegangan saat ini. Baca amperase saat ini. Baca versi perangkat.
Perintah Perangkat Aktifkan SuperSpeed.	/SuperSpeedOn	Mengaktifkan SuperSpeed secara global untuk koneksi saat ini dan yang akan datang hingga perintah /SuperSpeedOff dikirim. SuperSpeed diaktifkan secara default. Jika SuperSpeed dinonaktifkan, dan port 1 atau 2 tersambung, perintah ini memicu koneksi ulang di SuperSpeed.
Perintah Perangkat Nonaktifkan SuperSpeed	/SuperSpeedOff	Menonaktifkan SuperSpeed secara global untuk koneksi saat ini dan yang akan datang hingga perintah /SuperSpeedOn dikirim atau perangkat diatur ulang. Jika SuperSpeed diaktifkan dan port 1 atau 2 tersambung, perintah ini memicu koneksi ulang dengan garis SuperSpeed dinonaktifkan.
Mengatur penundaan perintah	/setDelay	Mengatur penundaan perintah t dalam detik. Mengatur penundaan perintah akan menyebabkan perintah /setPort atau /SuperSpeed{On/Off} berikutnya tertunda oleh t detik di mana t berkisar dari 0 hingga 99. Ini adalah pengaturan satu kali, hanya perintah berikutnya yang tertunda. Mengirim beberapa perintah sebelum timer penundaan kedaluwarsa tidak didukung.
Mengatur batas waktu pemutusan dalam milidetik	/setDisconnectTimeoutt	Atur batas waktu pemutusan untuk perintah non-nol /setPort berikutnya. Pada peristiwa sambungkan berikutnya, port hanya akan tetap terhubung selama t milidetik sebelum memutuskan sambungan. Ini adalah pengaturan satu kali, hanya peristiwa sambungkan berikutnya yang akan secara otomatis terputus. Rentang yang diizinkan adalah dari 0 – 9999 ms.
Perintah Batch: Pengukuran daya output ke file .csv.	/powercsv	Tambahkan pengukuran daya dan tanda waktu saat ini ke power.csv Eksekusi pertama membuat power.csv. Pada eksekusi berikutnya menambahkan data ke file ini. Ganti nama atau hapus file untuk memulai pengambilan data baru. Setiap eksekusi menambahkan baris dengan format berikut: <index,time,volts,amps<<><>>>. indeks adalah indeks perangkat yang diberikan oleh /list, sehingga beberapa perangkat dapat dipantau secara bersamaan. waktu adalah tanda waktu mentah dalam hitung detik. volt dan ampli dicatat ke dua tempat desimal. Data ini dapat diambil dalam jangka waktu yang lama dan diplot dalam aplikasi spreadsheet, lihat skrip cxpower.cmd.
Perintah Batch: Menjalankan pengujian unit fungsionalitas utama	/test	Menguji semua fungsionalitas utama perangkat. Gunakan untuk validasi dasar fungsionalitas perangkat. Jika perintah ini gagal, silakan siklus daya perangkat dan perbarui firmware.
Perintah Batch: Demo dasar urutan pengalihan port.	/demod	Perulangan melalui semua port satu kali, dengan penundaan d kedua pada setiap port. Menulis nomor port, volt, dan ampli pada setiap port ke dalam demoresult.txt.

Sampel Perintah

Menyambungkan ke port

connexutil.exe /setport 1

Atau gunakan nama port seperti yang dicetak di papan:

connexutil.exe /setport J3

Putuskan sambungan semua port

connexutil.exe /setport 0

Perulangan melalui semua port

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

Skrip untuk mengontrol papan USB Type-C ConnEx

Skrip ini menjalankan antarmuka kontrol yang didukung oleh ConnExUtil.exe untuk menjalankan pengujian jenis berurutan dan stres dengan USB Type-C ConnEx melalui baris perintah. Semua skrip ini mendukung audio parameter baris perintah opsional untuk menunjukkan bahwa papan USB Type-C ConnEx terhubung melalui antarmuka audio 3,5 mm. Secara default, mereka hanya akan mencoba menggunakan papan yang terhubung dengan USB.

Urutan sambungkan dan putuskan sambungan sederhana: CXLOOP. CMD

Menyambungkan dan memutuskan sambungan SUT ke dan dari setiap port (1-4) dan menjeda pada setiap port yang meminta penguji untuk memvalidasi koneksi pada port tersebut.

Loop sambungkan dan putuskan sambungan acak: CXSTRESS. CMD

Menyambungkan dan memutuskan sambungan SUT ke dan dari setiap port secara acak untuk interval acak 0,0-5,0 detik dalam perulangan tak terbatas. Saat menyambungkan ke port USB Type-C, ia akan mengaktifkan atau menonaktifkan koneksi SuperSpeed secara acak pada port tersebut, dan akan secara acak menginstruksikan papan untuk memutuskan sambungan dengan cepat pada port tersebut pada beberapa interval acak 0 – 999 ms.

Parameter baris perintah C menyebabkan skrip hanya beralih antara port USB Type-C dan status terputus. Parameter baris perintah numerik mengatur ulang interval acak maksimum antara sakelar dari default 5,0 detik ke nilai input dalam hitungan detik. Parameter dapat diteruskan dalam urutan apa pun.

Pengukuran daya yang berjalan lama: CXPOWER. CMD

Menyimpan amperage dan tegangan yang dilaporkan oleh USB Type-C ConnEx ke file output power.csv pada interval 2 detik. Data diformat sebagai variabel yang dipisahkan koma sebagai berikut:

index,time,volts,amps

indeks adalah indeks perangkat yang diberikan oleh perintah ConnExUtil.exe /list sehingga beberapa perangkat dapat dipantau secara bersamaan.

waktu adalah tanda waktu mentah dalam hitung detik.

volt dan amp dicatat ke 2 tempat desimal.

Setelah pengambilan selesai, data ini dapat diproses ke dalam bagan yang menunjukkan konsumsi daya dari waktu ke waktu, misalnya konsumsi daya selama siklus pengisian daya baterai. Parameter baris perintah numerik mengatur ulang interval pengukuran default 2 detik ke nilai input dalam hitungan detik.

Tentang kasus pengujian

Prosedur uji interoperabilitas USB Type-C dibagi menjadi dua bagian: pengujian fungsional (FT) dan pengujian stres (ST). Setiap bagian pengujian menjelaskan kasus pengujian dan mengidentifikasi kategori yang berlaku untuk pengujian. Produk harus diuji terhadap seluruh kategori yang berlaku. Kasus pengujian tertentu berisi tautan ke petunjuk dan tips yang relevan untuk informasi tambahan. Bagian ini berfokus pada fungsionalitas dan pengalaman USB Type-C. Solusi USB Type-C mungkin berisi komponen USB lain seperti hub USB atau pengontrol USB. Pengujian terperinci hub dan pengontrol USB tercakup dalam prosedur uji interoperabilitas xHCI USB-IF dan Kit Sertifikasi Perangkat Keras Windows.

Kasus pengujian ini didasarkan pada perintah ConnExUtil dan contoh skrip Skrip untuk mengontrol papan USB Type-C ConnEx. Kasus pengujian mengacu pada skrip. Sesuaikan skrip sesuai kebutuhan untuk skenario pengujian Anda.

Enumerasi Perangkat: Mengonfirmasi bahwa aspek inti enumerasi perangkat berfungsi.
Negosiasi Mode Alternatif: Mengonfirmasi mode alternatif yang didukung.
Pengisian daya dan pengiriman daya (PD): Mengonfirmasi pengisian daya dengan USB Type-C.
Pertukaran Peran: Mengonfirmasi pertukaran peran.

Bagian pengujian stres menjelaskan prosedur untuk skenario stres dan kasus tepi, yang menguji stabilitas perangkat selama periode waktu tertentu. Pengujian stres memang memerlukan perangkat kustom (SuperMUTT) untuk validasi USB warisan (non USB Type-C). Pengujian dan otomatisasi tambahan dapat dicapai dengan perangkat uji USB Type-C yang akan datang.

Enumerasi Perangkat: Mengonfirmasi bahwa aspek inti enumerasi perangkat berfungsi.
Pengisian daya dan pengiriman daya (PD): Mengonfirmasi pengisian daya dengan USB Type-C.

Kasus FT 1: Enumerasi Perangkat

Diagram FT Kasus 1: enumerasi perangkat.