Testare sistemi USB Type-C con USB Type-C ConnEx

Articolo
01/17/2024

Questo argomento fornisce linee guida per automatizzare i test di sistemi, dispositivi, ancoraggio con connettori USB Type-C e la relativa interoperabilità con il sistema operativo Windows. È possibile testare l'hardware appartenente a una delle categorie seguenti:

Sistema: desktop, portatili, tablet, server o telefoni che eseguono uno SKU di una versione del sistema operativo Windows con una porta USB Type-C esposta.
Dock: qualsiasi dispositivo USB Type-C che espone più porte.
Dispositivo: qualsiasi dispositivo USB con una porta Type-C che può essere collegata a un sistema o a un dock. Questa categoria include dispositivi USB tradizionali e dispositivi che supportano le modalità accessorie e alternative, come definito nella specifica USB Type-C.

Specifiche e procedure

Procedure di test di interoperabilità xHCI

La scheda hardware MUTT Connection Exerciser Type-C (USB Type-C ConnEx) è uno scudo personalizzato per la scheda Arduino. Lo scudo offre un commutatore da quattro a uno per automatizzare i test di interoperabilità per gli scenari USB Type-C.

Requisiti hardware

Per eseguire le procedure di test di interoperabilità USB Type-C tramite USB Type-C ConnEx versione 2, è necessario:

Sistema sottoposto a test (SUT)

Desktop, portatili, tablet, server o telefoni con almeno una porta USB Type-C esposta.
USB Type-C ConnEx

Il dispositivo ha una porta USB di tipo C maschile (con etichetta J1) a cui è connesso il SUT. Il dispositivo ha anche quattro altre porte USB (con etichetta J2, J3, J4, J6) a cui i dispositivi possono essere collegati che fungono da periferiche al SUT. Il dispositivo monitora l'amperazione e la tensione provenienti dal SUT. È possibile acquistare l'hardware necessario da MCCI.
Dispositivi USB periferici

Qualsiasi dispositivo USB con una porta USB Type-C che può essere collegata al SUT. Questa categoria include dispositivi USB tradizionali e altri dispositivi che supportano le modalità accessorie e alternative, come definito nella specifica USB Type-C.
Cavo da micro USB a USB A

Si userà questo cavo per connettere il connEx di tipo USB a un PC per l'alimentazione e la comunicazione (se il SUT dispone di una porta USB A, questa è la posizione in cui connettersi).
Controller proxy

La connessione USB Type-C Può essere controllata tramite un proxy per l'esecuzione dei test se suT non dispone di una porta USB A. Il controller proxy deve essere un PC desktop secondario o un portatile.

Il controller proxy comunica (con un SUT mobile) al microcontroller per caricare il firmware usando una porta USB secondaria.

Requisiti hardware per le versioni precedenti

Per eseguire le procedure di test di interoperabilità USB Type-C tramite USB Type-C ConnEx versione 2, è necessario:

Sistema sottoposto a test (SUT)

Desktop, portatili, tablet, server o telefoni con almeno una porta USB Type-C esposta.
Arduino Mega 2560 R3

Arduino Mega 2560 R3 viene usato come microcontroller per la configurazione dei test.
Adattatore di alimentazione per il microcontroller Arduino Mega 2560 R3.
USB Type-C ConnEx

Lo scudo ha una porta USB di tipo C maschile (con etichetta J1) a cui è connesso il SUT. Lo scudo ha anche quattro altre porte USB (con etichetta J2, J3, J4, J6) a cui i dispositivi possono essere collegati che fungono da periferiche al SUT. Lo scudo monitora l'amperazione e la tensione che viene disegnata dal SUT. È possibile acquistare questa scheda da MCCI o JJG Technologies.
Cavo USB da A a B

Questo cavo verrà usato per connettere un PC al microcontroller per aggiornare il firmware nel microcontroller per eseguire i test.
Dispositivi USB periferici

Qualsiasi dispositivo USB con una porta USB Type-C che può essere collegata al SUT. Questa categoria include dispositivi USB tradizionali e altri dispositivi che supportano le modalità accessorie e alternative, come definito nella specifica USB Type-C.
Caricatore USB

USB Type-C che supporta i requisiti correnti di tipo USB-C e facoltativamente la distribuzione di alimentazione USB. È anche necessario un caricatore USB Micro-B per J6.
Controller proxy

Il connEx di tipo USB-C può essere controllato usando un proxy per l'esecuzione dei test. Il controller proxy può essere una di queste entità:
- PC desktop secondario o portatile.
  
  Il controller proxy comunica con un SUT mobile, il microcontroller per caricare il firmware.
- SUT usando una porta USB secondaria.
- SUT usando un jack audio da 3,5 mm.
  
  In questa configurazione è necessario:
  - Schermata DTMF per eseguire test su SUT con una singola porta USB Type-C. DTMF offre la possibilità di controllare lo scudo da un dispositivo a porta singola con un jack audio dopo il completamento del flash iniziale del firmware.
  - Cavo audio da maschio a maschio da 4 pin utilizzato per collegare lo scudo DTMF al SUT. In questo modo il SUT può controllare lo scudo USB Type-C durante i test.

Requisiti software

Assicurarsi di soddisfare questi requisiti:

Il sut deve avere la versione del sistema operativo Windows con cui si vuole testare l'interoperabilità.
Il controller proxy deve eseguire Windows 10.
Scaricare e installare il pacchetto software MUTT più recente nel controller proxy. Il pacchetto è una suite di strumenti usati per eseguire test con USB Type-C ConnEx. Include utilità per aggiornare il firmware, passare tra le porte periferiche e inviare richieste per simulare i test case. Contiene anche pacchetti driver di test che testano le funzionalità degli autobus, del controller e dei dispositivi connessi al bus.
Per i sistemi basati su UCSI è consigliabile eseguire test con alcune impostazioni aggiuntive per individuare i bug del firmware UCSI. Questa impostazione rende individuabili i problemi del firmware UCSI ed è altamente consigliato solo a scopo di test. Vedere Debug degli errori del firmware USCI in questo post di blog.
L'installazione degli strumenti di test richiede una finestra di comando con privilegi elevati.

Per aprire una finestra di comando con privilegi elevati, l'utente deve essere membro del gruppo Administrators nel controller proxy. Per aprire una finestra del prompt dei comandi con privilegi elevati, creare un collegamento desktop per Cmd.exe, selezionare e tenere premuto (o fare clic con il pulsante destro del mouse) sul collegamento Cmd.exe e scegliere Esegui come amministratore.

Strumenti di connessione USB Type-C

Ecco gli strumenti nel pacchetto software MUTT specifici per USB Type-C ConnEx

Strumento	Descrizione
ConnExUtil.exe	Strumento da riga di comando per l'esercizio delle funzionalità ConnEx di tipo USB-C.
CxLoop.cmd	Connette e disconnette ogni porta una sola volta.
CxStress.cmd	Script di stress casuale.
CxPower.cmd	Acquisisce i dati di alimentazione (tensione e amperazione) in un periodo di tempo e invia l'output a un file CSV.

Per informazioni su tutti gli altri strumenti, vedere Strumenti nel pacchetto software MUTT.

Introduzione alla versione più recente

Seguire questa procedura per configurare l'ambiente di test.

(immagine della nuova configurazione)

La configurazione sarà simile a questa immagine. Si noti che la porta Micro-USB nel dispositivo fornisce il controllo su USB Type-C ConnEx quando si è connessi a un PC.

In questi passaggi si connettono le parti hardware, si aggiorna il firmware nel microcontroller e si convalida l'installazione.

Collegare il micro-usb alla parte posteriore di ConnEx e usb A nel controller proxy (SUT se disponibile).
Aggiornare il dispositivo con il firmware ConnEx di tipo USB.
- Aprire una finestra del prompt dei comandi con privilegi elevati
- Passare al percorso del pacchetto software MUTT, ad esempio C:\Programmi (x86)\USBTest\<arch>.
- Eseguire il comando seguente:
  
  ConnExUtil.exe -UpdateFirmware
Collegare SUT usando il cavo USB Type-C collegato sul retro del dispositivo.
Collegare le periferiche alle porte USB etichettate J2, J3, J4, J6.
Assicurarsi che il dispositivo sia riconosciuto dal Gestione dispositivi nel controller proxy (SUT se disponibile).

Introduzione alle versioni precedenti

Seguire questa procedura per configurare l'ambiente di test.

Diagramma di una configurazione ConnEx di tipo USB.

La configurazione deve essere simile a questa immagine. Si noti che la porta USB Type-C nel microcontroller fornisce il controllo su USB Type-C ConnEx quando si è connessi a un PC.

In questi passaggi si connettono le parti hardware, si aggiorna il firmware nel microcontroller e si convalida l'installazione. Lo schermo DTMF fornisce il controllo su USB Type-C ConnEx quando si è connessi alla porta audio di un telefono o tablet.

Connettere il microcontroller alla schermata USB Type-C.

Se il tipo USB-C ConnEx non è stato assemblato, continuare con il passaggio 1. Se il tipo USB-C ConnEx è stato assemblato, procedere al passaggio 2.

Attenzione

Questo passaggio deve essere eseguito attentamente perché i pin si piegano facilmente.
1. Allinea i pin dello schermo USB Type-C con i ricevitori sul microcontroller assicurandosi che le schede siano a livello l'una all'altra.
2. Premere delicatamente le due schede insieme. Prestare attenzione a non piegare i pin sullo scudo.
  
  L'unità assemblata deve essere simile a questa immagine:
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.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. Il display LCD è simile all'immagine seguente:

Dopo cinque secondi, il display LCD mostra l'corrente e la tensione.

Se la visualizzazione non viene visualizzata come illustrato nell'immagine precedente, assicurarsi che l'unità sia stata assemblata correttamente.
Aggiornare il microcontroller con il firmware ConnEx di tipo USB.
- Aprire una finestra del prompt dei comandi con privilegi elevati
- Passare al percorso del pacchetto software MUTT, ad esempio C:\Programmi (x86)\USBTest\<arch>.
- Eseguire il comando seguente:
  
  MuttUtil.exe –UpdateTabFirmware
Collegare SUT alla porta USB Type-C maschile (etichettata J1) sullo schermo.

Attenzione Il connettore J1 richiede supporto aggiuntivo durante la connessione a SUT. Il connettore non è abbastanza robusto per sostenere il peso di un dispositivo o per sé.
Collegare le periferiche alle porte USB etichettate J2, J3, J4, J6.
Collegare il controller proxy al microcontroller.
- Se il controller proxy è un PC desktop o un portatile, stabilire la connessione tramite USB. Connettere la porta USB Type-B sul microcontroller a una porta USB sul controller proxy, come illustrato nell'immagine precedente.
- Se il controller proxy è un SUT mobile, stabilire la connessione usando la porta audio. Per questa connessione, è necessario lo schermo DTMF.
  1. Connettere lo schermo DTMF all'unità assemblata, come illustrato in questa immagine:
  2. Connettere la porta audio dello schermo alla porta audio sul SUT usando un cavo audio da maschio a maschio a maschio.
    
    La configurazione dovrebbe essere simile a questa immagine:
Assicurarsi che USB Type-C ConnEx sia riconosciuto da Gestione dispositivi nel controller proxy.
1. Fare clic con il pulsante destro del mouse sul pulsante Start nella barra delle applicazioni e selezionare Gestione dispositivi.
2. Espandere il nodo Porte (COM & LPT) e prendere nota della porta COM usata dal microcontroller. In questo esempio è connesso a COM 4.

ConnExUtil.exe

Ecco le opzioni della riga di comando supportate ConnExUtil.exe per controllare la scheda ConnEx tipo USB.

Caso d'uso	Opzione	Descrizione
Individuazione dispositivi Elencare tutti i dispositivi connessi a USB Type-C ConnEx	/Elenco	Per i dispositivi connessi USB, questa opzione elenca il percorso dell'istanza del dispositivo. Per i dispositivi connessi audio mostra Audio. Per visualizzare i dispositivi audio, usare questa opzione in combinazione con il parametro /all . Elenca con indice basato su 1 che può essere usato per l'input al /# parametro.
Selezione dei dispositivi Selezionare tutti i dispositivi connessi a USB Type-C ConnEx, incluso l'audio.	/Tutti	facoltativo. Senza questo parametro, l'utilità indirizza i dispositivi connessi USB. Usare questo parametro solo se un dispositivo connesso audio è in uso. L'individuazione audio richiede tempo e disabilitata per impostazione predefinita.
Selezione dei dispositivi Selezionare un dispositivo specifico connesso a USB Type-C ConnEx 'n'.	/#N	facoltativo. L'input n è un indice basato su 1 dei dispositivi disponibili connessi a USB Type-C ConnEx che può essere visualizzato usando il parametro /list . Senza questo parametro, il comportamento predefinito consiste nell'eseguire ogni comando in tutte le schede ConnEx di tipo USB.
Comando del dispositivo	/setPortp	Passare alla porta specificata p. Connettere una porta specificando il numero (1 - 4) o per nome (J2, J3, J4, J6). 0 disconnette tutte le porte.
Comando del dispositivo	/getPort	Leggere la porta attualmente connessa.
Comando del dispositivo Leggere le informazioni sull'amperaggio/tensione.	/Volt /Amplificatori /Versione	Leggere la tensione corrente. Leggere l'amperaggio corrente. Leggere la versione del dispositivo.
Comando del dispositivo Abilitare SuperSpeed.	/SuperSpeedOn	Abilita SuperSpeed a livello globale per le connessioni correnti e future finché non viene inviato un comando /SuperSpeedOff . SuperSpeed è abilitato per impostazione predefinita. Se SuperSpeed è disabilitato e la porta 1 o 2 è connessa, questo comando attiva una riconnessione a SuperSpeed.
Comando del dispositivo Disabilitare SuperSpeed	/SuperSpeedOff	Disabilita SuperSpeed a livello globale per le connessioni correnti e future finché non viene inviato un comando /SuperSpeedOn o il dispositivo viene reimpostato. Se SuperSpeed è abilitato e la porta 1 o 2 è connessa, questo comando attiva una riconnessione con le righe SuperSpeed disabilitate.
Impostare il ritardo del comando	/setDelay	Imposta il ritardo del comando t in secondi. L'impostazione di un ritardo di comando causerà il ritardo del comando /setPort o /SuperSpeed{On/Off} in ritardo per t secondi in cui t è compreso tra 0 e 99. Si tratta di un'impostazione una sola volta, viene ritardato solo il comando successivo. L'invio di più comandi prima della scadenza del timer di ritardo non è supportato.
Impostare il timeout disconnessione in millisecondi	/setDisconnectTimeoutt	Impostare un timeout disconnessione per il comando successivo non zero /setPort . Nell'evento di connessione successivo la porta rimarrà connessa solo per t millisecondi prima della disconnessione. Si tratta di un'impostazione una sola volta, solo l'evento di connessione successivo verrà disconnesso automaticamente. L'intervallo consentito è compreso tra 0 e 9999 ms.
Comando Batch: Misurazioni di potenza di output in un file di .csv.	/powercsv	Aggiungere le misurazioni di potenza correnti e il timestamp in power.csv La prima esecuzione crea power.csv. Nelle esecuzioni successive vengono aggiunti dati a questo file. Rinominare o eliminare il file per avviare l'acquisizione dei dati aggiornata. Ogni esecuzione aggiunge una riga con il formato seguente: <index,time,volts,amps<<><>>>. indice è l'indice del dispositivo specificato da /list, quindi più dispositivi possono essere monitorati simultaneamente. time è il timestamp non elaborato in secondi. volt e ampli vengono registrati in due posizioni decimali. Questi dati possono essere acquisiti in lunghi periodi di tempo e tracciati in un'applicazione foglio di calcolo, vedere lo script cxpower.cmd.
Comando Batch: Eseguire unit test delle principali funzionalità	/test	Verifica tutte le principali funzionalità del dispositivo. Usare per la convalida di base della funzionalità del dispositivo. Se questo comando ha esito negativo, eseguire il ciclo di alimentazione del dispositivo e aggiornare il firmware.
Comando Batch: Demo di base della sequenza di cambio di porta.	/demod	Eseguire il ciclo attraverso tutte le porte una sola volta, con d secondo ritardo su ogni porta. Scrive il numero di porta, volt e amps su ogni porta in demoresult.txt.

Comandi di esempio

Connettersi a una porta

connexutil.exe /setport 1

In alternativa, usare il nome della porta come stampato sulla scheda:

connexutil.exe /setport J3

Disconnettere tutte le porte

connexutil.exe /setport 0

Eseguire il ciclo attraverso tutte le porte

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

Script per il controllo della scheda ConnEx di tipo USB

Questi script eseguono l'interfaccia di controllo supportata da ConnExUtil.exe per eseguire test di tipo sequenziale e di stress con usb Type-C ConnEx tramite la riga di comando. Tutti questi script supportano l'audio del parametro della riga di comando facoltativo per indicare che la scheda ConnEx tipo USB è connessa tramite l'interfaccia audio da 3,5 mm. Per impostazione predefinita, tenteranno di usare solo schede connesse USB.

Semplice connessione e disconnessione sequenza: CXLOOP. CMD

Connette e disconnette su e da ogni porta (1-4) e sospende su ogni porta che richiede al tester di convalidare la connessione su tale porta.

Ciclo di connessione e disconnessione casuale: CXSTRESS. CMD

Connette e disconnette il SUT a e da ogni porta in modo casuale per un intervallo casuale di 0,0-5,0 secondi in un ciclo infinito. Quando ci si connette alle porte USB Type-C, la connessione SuperSpeed verrà abilitata o disabilitata in modo casuale su tale porta e indicherà in modo casuale alla scheda di disconnettersi rapidamente su tale porta a intervalli casuali 0 - 999 ms.

Il parametro della riga di comando C causa l'opzione dello script solo tra le porte USB Type-C e lo stato disconnesso. Un parametro della riga di comando numerico reimposta l'intervallo casuale massimo tra i commutatori dal valore predefinito di 5,0 secondi al valore di input in secondi. I parametri possono essere passati in qualsiasi ordine.

Misurazione della potenza a esecuzione prolungata: CXPOWER. CMD

Salva l'amperaggio e la tensione segnalati da USB Type-C ConnEx per il file di output power.csv a 2 secondi intervalli. I dati vengono formattati come variabili delimitate da virgole come segue:

index,time,volts,amps

indice è l'indice del dispositivo specificato dal comando ConnExUtil.exe /list in modo che più dispositivi possano essere monitorati simultaneamente.

time è il timestamp non elaborato in secondi.

i volt e le ampe vengono registrati in 2 posizioni decimali.

Al termine dell'acquisizione, questi dati possono essere elaborati in grafici che mostrano il consumo di energia nel tempo, ad esempio il consumo di energia per la durata di un ciclo di carica della batteria. Un parametro della riga di comando numerico reimposta l'intervallo di misurazione predefinito di 2 secondi al valore di input in secondi.

Informazioni sui test case

Le procedure di test di interoperabilità USB Type-C sono suddivise in due sezioni: test funzionali (FT) e test di stress (ST). Ogni sezione test descrive il test case e identifica la categoria che si applica al test. Il prodotto deve essere testato sull'intera categoria applicabile. Alcuni test case contengono collegamenti a hint e suggerimenti pertinenti per altre informazioni. Questa sezione è dedicata alle funzionalità e all'esperienza USB Type-C. Una soluzione USB Type-C può contenere altri componenti USB, ad esempio un hub USB o un controller USB. I test dettagliati degli hub USB e dei controller sono trattati sia nelle procedure di test di interoperabilità xHCI di USB-IF che nel Kit di certificazione hardware Windows.

Questi test case si basano sui comandi ConnExUtil e sugli script di esempio per controllare la scheda Usb Type-C ConnEx. I test case fanno riferimento agli script. Personalizzare gli script in base alle esigenze per lo scenario di test.

Enumerazione dispositivo: conferma che gli aspetti principali dell'enumerazione del dispositivo sono funzionali.
Negoziazione in modalità alternativa: conferma le modalità alternative supportate.
Ricarica e distribuzione di energia (PD): conferma la ricarica con USB Type-C.
Scambio di ruoli: conferma lo scambio di ruoli.

La sezione test di stress descrive le procedure per scenari di stress e case perimetrali, che testano la stabilità del dispositivo in un periodo di tempo. I test di stress richiedono un dispositivo personalizzato (SuperMUTT) per la convalida USB legacy (non USB Type-C). È possibile ottenere test e automazione aggiuntivi con il prossimo dispositivo di test USB Type-C.

Enumerazione dispositivo: conferma che gli aspetti principali dell'enumerazione del dispositivo sono funzionali.
Ricarica e distribuzione di energia (PD): conferma la ricarica con USB Type-C.

FT Case 1: Enumerazione dispositivo

Diagramma di FT Case 1: enumerazione del dispositivo.