Тестирование систем USB Type-C с помощью USB Type-C ConnEx

Статья
01/17/2024

В этом разделе приведены рекомендации по автоматизации тестирования систем, устройств, док-станций с соединителями USB Type-C и их взаимодействия с операционной системой Windows. Вы можете протестировать оборудование, относящееся к одной из следующих категорий:

Система: настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты, серверы или телефоны с номером SKU версии операционной системы Windows с предоставленным портом USB Type-C.
Dock: любое устройство USB Type-C, которое предоставляет несколько портов.
Устройство: любое USB-устройство с портом Type-C, которое можно подключить к системе или док-станции. К этой категории относятся традиционные USB-устройства, а также устройства, поддерживающие вспомогательные и альтернативные режимы, как определено в спецификации USB Type-C.

Спецификации и процедуры

Процедуры тестирования взаимодействия xHCI

Аппаратная плата MUTT Connection Exerciser Type-C (USB Type-C ConnEx) является пользовательским щитом для платы Arduino. Экран предоставляет четыре к одному коммутатор для автоматизации тестов взаимодействия для сценариев USB Type-C.

Требования к оборудованию

Чтобы выполнить процедуры тестирования взаимодействия USB Type-C с помощью USB Type-C ConnEx версии 2, вам потребуется:

Тестируемая система (SUT)

Настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты, серверы или телефоны с по крайней мере одним открытым USB-портом Type-C.
USB Type-C ConnEx

Устройство имеет один мужской USB-порт Type-C (с меткой J1), к которому подключен SUT. Устройство также имеет четыре других USB-порта ( J2, J3, J4, J6), к которым можно подключить устройства, выступающие в качестве периферийных устройств к SUT. Устройство отслеживает нагрузку и напряжение, извлекаемые из SUT. Необходимое оборудование можно приобрести в MCCI.
Периферийные USB-устройства

Любое USB-устройство с портом USB Type-C, которое можно подключить к SUT. К этой категории относятся традиционные USB-устройства и другие устройства, поддерживающие вспомогательные и альтернативные режимы, как определено в спецификации USB Type-C.
Кабель от micro-USB до USB A

Этот кабель будет использоваться для подключения USB Type-C ConnEx к компьютеру для питания и связи (если ваш SUT имеет порт USB A, именно здесь вы будете его подключать).
Контроллер прокси-сервера

Usb Type-C ConnEx можно управлять с помощью прокси-сервера для выполнения тестов, если У SUT нет порта USB A. Контроллер прокси-сервера должен быть дополнительным настольным компьютером или ноутбуком.

Прокси-контроллер взаимодействует (с мобильным SUT) с микроконтроллером для загрузки встроенного ПО с помощью дополнительного USB-порта.

Требования к оборудованию для более старых версий

Чтобы выполнить процедуры тестирования взаимодействия USB Type-C с помощью USB Type-C ConnEx версии 2, вам потребуется:

Тестируемая система (SUT)

Настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты, серверы или телефоны с по крайней мере одним открытым USB-портом Type-C.
Arduino Mega 2560 R3

Arduino Mega 2560 R3 используется в качестве микроконтроллера для настройки тестирования.
Адаптер питания для микроконтроллера Arduino Mega 2560 R3.
USB Type-C ConnEx

Щит имеет один мужской usb-порт Type-C ( J1), к которому подключен SUT. Щит также имеет четыре других USB-порта ( J2, J3, J4, J6), к которым можно подключить устройства, выступающие в качестве периферийных устройств к SUT. Экран отслеживает амперию и напряжение, извлекаемые из SUT. Вы можете приобрести эту плату у MCCI или JJG Technologies.
USB-кабель A-B

Этот кабель будет использоваться для подключения компьютера к микроконтроллеру, чтобы обновить встроенное ПО в микроконтроллере для выполнения тестов.
Периферийные USB-устройства

Любое USB-устройство с портом USB Type-C, которое можно подключить к SUT. К этой категории относятся традиционные USB-устройства и другие устройства, поддерживающие вспомогательные и альтернативные режимы, как определено в спецификации USB Type-C.
Usb-зарядное устройство

USB Type-C, поддерживающий текущие требования USB Type-C и при необходимости usb-питания. Вам также потребуется usb Micro-B зарядное устройство для J6.
Контроллер прокси-сервера

Usb Type-C ConnEx можно управлять с помощью прокси-сервера для выполнения тестов. Контроллер прокси-сервера может быть одной из следующих сущностей:
- Дополнительный настольный компьютер или ноутбук.
  
  Прокси-контроллер взаимодействует с мобильным SUT, микроконтроллером для загрузки встроенного ПО.
- SUT с использованием дополнительного USB-порта.
- SUT с помощью 3,5-мм аудиоразъема.
  
  В этой настройке вам потребуется:
  - Экран DTMF для выполнения тестов в SUT с одним портом USB Type-C. DTMF предоставляет возможность управлять щитом с устройства с одним портом с помощью аудиоразъема после завершения начальной вспышки встроенного ПО.
  - 4-контактный аудиокабель от мужчины к мужчине, используемый для подключения щита DTMF к SUT. Это позволяет SUT управлять щитом USB Type-C во время тестирования.

Требования к программному обеспечению

Убедитесь, что вы соответствуете следующим требованиям:

SUT должен иметь версию операционной системы Windows, с которой требуется проверить взаимодействие.
Контроллер прокси-сервера должен работать Windows 10.
Скачайте и установите последнюю версию программного пакета MUTT на контроллере прокси-сервера. Пакет представляет собой набор средств, используемых для выполнения тестов с usb Type-C ConnEx. Он включает служебные программы для обновления встроенного ПО, переключения между периферийными портами и отправки запросов для имитации тестовых случаев. Он также содержит пакеты тестовых драйверов, которые проверяют функциональность автобусов, их контроллера и устройств, подключенных к шине.
Для систем на основе UCSI настоятельно рекомендуется тестировать с некоторыми дополнительными параметрами, чтобы помочь обнаружить ошибки встроенного ПО UCSI. Этот параметр сделает обнаруженные проблемы встроенного ПО UCSI и настоятельно рекомендуется только в целях тестирования. См . раздел Отладка сбоев встроенного ПО USCI в этой записи блога.
Для установки средств тестирования требуется командное окно с повышенными привилегиями.

Чтобы открыть командное окно с повышенными привилегиями, пользователь должен быть членом группы Администраторы на контроллере прокси-сервера. Чтобы открыть окно командной строки с повышенными привилегиями, создайте ярлык на рабочем столе, чтобы Cmd.exe, выберите и удерживайте (или щелкните правой кнопкой мыши) ярлык Cmd.exe и выберите Запуск от имени администратора.

Средства USB Type-C ConnEx

Ниже приведены средства в программном пакете MUTT, относящиеся к USB Type-C ConnEx.

Инструмент	Описание
ConnExUtil.exe	Программа командной строки для реализации функций USB Type-C ConnEx.
CxLoop.cmd	Подключает и отключает каждый порт один раз.
CxStress.cmd	Сценарий случайных нагрузок.
CxPower.cmd	Записывает данные о энергопотреблении (напряжение и сила тока) за период времени и отправляет выходные данные в CSV-файл.

Сведения о всех других средствах см. в разделе Средства в пакете программного обеспечения MUTT.

Начало работы с последней версией

Выполните эту процедуру, чтобы настроить тестовую среду.

(рис. новая настройка)

Конфигурация будет похожа на этот образ. Обратите внимание, что порт Micro-USB на устройстве обеспечивает управление USB Type-C ConnEx при подключении к компьютеру.

На этих шагах вы подключите аппаратные компоненты, обновите встроенное ПО в микроконтроллере и проверите установку.

Подключите микро-USB к задней части ConnEx, а USB A — к контроллеру прокси-сервера (при наличии SUT).
Обновите устройство с помощью встроенного ПО Usb Type-C ConnEx.
- Откройте окно командной строки с повышенными правами.
- Перейдите к расположению программного пакета MUTT, например C:\Program Files (x86)\USBTest\<arch>.
- Выполните следующую команду:
  
  ConnExUtil.exe –UpdateFirmware
Подключите SUT с помощью подключенного кабеля USB Type-C на задней части устройства.
Подключите периферийные устройства к USB-портам с метками J2, J3, J4, J6.
Убедитесь, что устройство распознано диспетчер устройств на контроллере прокси-сервера (при наличии SUT).

Начало работы с более ранними версиями

Выполните эту процедуру, чтобы настроить тестовую среду.

Схема конфигурации USB Type-C ConnEx.

Конфигурация должна быть похожа на этот образ. Обратите внимание, что порт USB Type-C в микроконтроллере обеспечивает управление usb Type-C ConnEx при подключении к компьютеру.

На этих шагах вы подключите аппаратные компоненты, обновите встроенное ПО в микроконтроллере и проверите установку. Щит DTMF обеспечивает управление usb Type-C ConnEx при подключении к звуковому порту телефона или планшета.

Подключите микроконтроллер к экрану USB Type-C.

Если usb Type-C ConnEx не был собран, перейдите к шагу 1. Если usb Type-C ConnEx собран, перейдите к шагу 2.

Внимание!

Этот шаг должен выполняться осторожно, так как контакты легко согнуты.
1. Выравнивайте контакты щита USB Type-C с рецепторами на микроконтроллере, убедившись, что платы находятся на уровне друг друга.
2. Аккуратно нажмите две доски вместе. Будьте осторожны, чтобы не согнуть булавки на щите.
  
  Собранная единица должна выглядеть примерно так:
Питание USB Type-C ConnEx от подключенного микроконтроллера с помощью USB Type-B (подключенного к контроллеру прокси-сервера) или внешнего адаптера питания. ЖК-дисплей аналогичен следующему изображению:

Через пять секунд НА ЖК-дисплее отображается текущий и напряжение.

Если отображение не отображается, как показано на предыдущем изображении, убедитесь, что устройство правильно собрано.
Обновите микроконтроллер с помощью встроенного ПО USB Type-C ConnEx.
- Откройте окно командной строки с повышенными правами.
- Перейдите к расположению программного пакета MUTT, например C:\Program Files (x86)\USBTest\<arch>.
- Выполните следующую команду:
  
  MuttUtil.exe –UpdateTabFirmware
Подключите SUT к порту USB Type-C ( J1) на щите.

Осторожностью Соединитель J1 требует дополнительной поддержки при подключении SUT. Соединитель не достаточно прочная для поддержания веса устройства или само по себе.
Подключите периферийные устройства к USB-портам с метками J2, J3, J4, J6.
Подключите контроллер прокси-сервера к микроконтроллеру.
- Если прокси-контроллер является настольным компьютером или ноутбуком, установите подключение через USB. Подключите порт USB Type-B на микроконтроллере к USB-порту на контроллере прокси-сервера, как показано на предыдущем изображении.
- Если прокси-контроллер является мобильным SUT, установите подключение с помощью звукового порта. Для этого подключения требуется щит DTMF.
  1. Подключите щит DTMF к собранной единице, как показано на следующем рисунке:
  2. Подключите звуковой порт щита к аудиопорту на SUT с помощью 4-контактного аудиокабеля типа "мужчина — мужчина".
    
    Настройка должна быть похожа на следующий образ:
Убедитесь, что usb Type-C ConnEx распознается диспетчер устройств на контроллере прокси-сервера.
1. Щелкните правой кнопкой мыши кнопку Пуск на панели задач и выберите диспетчер устройств.
2. Разверните узел Порты (COM & LPT) и обратите внимание на com-порт, используемый микроконтроллером. В этом примере он подключен к COM 4.

ConnExUtil.exe

Ниже приведены параметры командной строки, которые ConnExUtil.exe поддерживает для управления платой USB Type-C ConnEx.

Вариант использования	Параметр	Описание
Обнаружение устройств Вывод списка всех устройств, подключенных к USB Type-C ConnEx	/list	Для подключенных usb-устройств этот параметр выводит путь к экземпляру устройства. Для подключенных к звуку устройств отображается звук. Для просмотра звуковых устройств используйте его в сочетании с параметром /all . Списки с индексом, основанным на 1, который можно использовать для ввода /# параметра.
Выбор устройства Выберите все устройства, подключенные к USB Type-C ConnEx, включая аудио.	/all	Необязательный элемент. Без этого параметра программа обращается к устройствам, подключенным по USB. Используйте этот параметр, только если используется звуковое устройство. Обнаружение звука занимает много времени и отключено по умолчанию.
Выбор устройства Выберите определенное устройство, подключенное к USB Type-C ConnEx 'n'.	/#N	Необязательный элемент. Входные данные n — это индекс доступных устройств, подключенных к USB Type-C ConnEx, который можно просмотреть с помощью параметра /list . Без этого параметра по умолчанию каждая команда выполняется на всех платах USB Type-C ConnEx.
Команда устройства	/setPortp	Переключитесь на указанный порт p. Подключите порт, указав номер (1–4) или имя (J2, J3, J4, J6). Значение 0 отключает все порты.
Команда устройства	/getPort	Считывает текущий подключенный порт.
Команда устройства Чтение сведений об амперагенте/напряжении.	/Вольт /Усилители /Версия	Считывает текущее напряжение. Считывает текущую нагрузку. Чтение версии устройства.
Команда устройства Включите SuperSpeed.	/SuperSpeedOn	Включает SuperSpeed глобально для текущих и будущих подключений, пока не будет отправлена команда /SuperSpeedOff . Функция SuperSpeed включена по умолчанию. Если SuperSpeed отключен и подключен порт 1 или 2, эта команда активирует повторное подключение в SuperSpeed.
Команда устройства Отключить SuperSpeed	/SuperSpeedOff	Глобально отключает SuperSpeed для текущих и будущих подключений до отправки команды /SuperSpeedOn или сброса устройства. Если функция SuperSpeed включена и подключен порт 1 или 2, эта команда активирует повторное подключение с отключенными линиями SuperSpeed.
Задать задержку команды	/setDelay	Задает задержку команды t в секундах. Установка задержки команды приведет к задержке следующей команды /setPort или /SuperSpeed{On/Off} на t секунд, где t составляет от 0 до 99. Это одноразовая настройка, откладывается только следующая команда. Отправка нескольких команд до истечения срока действия таймера задержки не поддерживается.
Установка времени ожидания отключения в миллисекундах	/setDisconnectTimeoutt	Установите время ожидания отключения для следующей ненулевой команды /setPort . При следующем событии подключения порт будет оставаться подключенным только в течение t миллисекунда перед отключением. Это разовая настройка, и только следующее событие подключения будет автоматически отключено. Допустимый диапазон — от 0 до 9999 мс.
Пакетная команда: Выходные измерения мощности в файл .csv.	/powercsv	Добавьте текущие измерения мощности и метку времени в power.csv При первом запуске создается power.csv. При последующих запусках добавляет данные в этот файл. Переименуйте или удалите файл, чтобы начать сбор новых данных. Каждый запуск добавляет строку в следующем формате: <index,time,volts,amps<<><>>>. index — это индекс устройства, заданный параметром /list, поэтому несколько устройств могут отслеживаться одновременно. time — это необработанная метка времени в секундах. вольты и амперы записываются в два десятичных разряда. Эти данные могут быть захвачены в течение длительных периодов времени и отображены в приложении электронной таблицы, см. скрипт cxpower.cmd.
Пакетная команда: Выполнение модульного теста основных функциональных возможностей	/test	Проверяет все основные функциональные возможности устройства. Используется для базовой проверки функциональности устройства. Если эта команда завершается ошибкой, переключите питание устройства и обновите встроенное ПО.
Пакетная команда: Базовая демонстрация последовательности переключения портов.	/demod	Циклически перебирайте все порты один раз с задержкой d в секунду на каждом порту. Записывает номер порта, вольты и усилили на каждом порту в demoresult.txt.

Примеры команд

Подключение к порту

connexutil.exe /setport 1

Кроме того, используйте имя порта, отображаемое на плате:

connexutil.exe /setport J3

Отключение всех портов

connexutil.exe /setport 0

Циклическое прохождение всех портов

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

Скрипты для управления платой ConnEx USB Type-C

Эти скрипты выполняют интерфейс управления, поддерживаемый ConnExUtil.exe для выполнения последовательных тестов и тестов нагрузочных типов с usb Type-C ConnEx через командную строку. Все эти скрипты поддерживают дополнительный параметр командной строки audio , указывающий, что плата ConnEx USB Type-C подключена через 3,5-мм звуковой интерфейс. По умолчанию они будут пытаться использовать только подключенные к USB платы.

Простая последовательность подключения и отключения: CXLOOP. CMD

Подключает и отключает SUT к каждому порту (1–4) и отключает его и приостанавливает на каждом порту, предлагая тестировщику проверить подключение на этом порту.

Цикл случайного подключения и отключения: CXSTRESS. CMD

Подключает И отключает SUT к каждому порту и от них случайным образом на случайный интервал в 0,0–5,0 секунды в бесконечном цикле. При подключении к портам USB Type-C он случайным образом включает или отключает подключение SuperSpeed на этом порте и случайным образом предписывает плате быстро отключиться на этом порту через какой-то случайный интервал 0–999 мс.

Параметр командной строки C заставляет скрипт переключаться только между портами USB Type-C и отключенным состоянием. Числовой параметр командной строки сбрасывает максимальный случайный интервал между переключателями со значения по умолчанию 5,0 секунды до входного значения в секундах. Параметры могут передаваться в любом порядке.

Длительное измерение мощности: CXPOWER. CMD

Сохраняет нагрузку и напряжение, сообщаемые USB Type-C ConnEx, для вывода файлов power.csv с интервалом в 2 секунды. Данные форматируются как переменные, разделенные запятыми, следующим образом:

index,time,volts,amps

index — это индекс устройства, заданный командойConnExUtil.exe /list , поэтому несколько устройств могут отслеживаться одновременно.

time — это необработанная метка времени в секундах.

вольты и амперы записываются в 2 десятичных разряда.

После завершения записи эти данные могут быть обработаны на диаграммах, показывающих энергопотребление с течением времени, например энергопотребление на протяжении цикла заряда батареи. Числовой параметр командной строки сбрасывает интервал измерения по умолчанию в 2 секунды до входного значения в секундах.

Сведения о тестовых случаях

Процедуры тестирования взаимодействия USB Type-C разделены на два раздела: функциональное тестирование (FT) и нагрузочное тестирование (ST). Каждый раздел теста описывает тестовый случай и определяет категорию, которая применяется к тесту. Продукт должен быть протестирован по всей применимой категории. Некоторые тестовые случаи содержат ссылки на соответствующие подсказки и советы для получения дополнительной информации. В этом разделе основное внимание уделяется функциям и возможностям USB Type-C. Решение USB Type-C может содержать другие компоненты USB, такие как USB-концентратор или USB-контроллер. Подробное тестирование USB-концентраторов и контроллеров рассматривается как в процедурах тестирования взаимодействия xHCI USB-IF, так и в комплекте сертификации оборудования Windows.

Эти тестовые случаи основаны на командах ConnExUtil и примерах скриптов Скрипты для управления платой USB Type-C ConnEx. Тестовые случаи ссылаются на скрипты. Настройте скрипты в соответствии с требованиями тестового сценария.

Перечисление устройств. Подтверждает, что основные аспекты перечисления устройств являются функциональными.
Согласование альтернативного режима. Подтверждает поддерживаемые альтернативные режимы.
Зарядка и доставка питания (PD): подтверждает зарядку с помощью USB Type-C.
Переключение ролей. Подтверждает переключение ролей.

В разделе стресс-тестирования описаны процедуры для сценариев стрессов и пограничных сценариев, которые проверяют стабильность устройства в течение определенного периода времени. Для нагрузочного тестирования требуется пользовательское устройство (SuperMUTT) для устаревшей проверки USB (не USB Type-C). С помощью предстоящего тестового устройства USB Type-C можно выполнить дополнительное тестирование и автоматизацию.

Перечисление устройств. Подтверждает, что основные аспекты перечисления устройств являются функциональными.
Зарядка и доставка питания (PD): подтверждает зарядку с помощью USB Type-C.

FT, случай 1. Перечисление устройств

Схема FT Case 1: device enumeration.