Testování usb Type-C systémů pomocí USB Type-C ConnEx

Článek
12/15/2024

Toto téma obsahuje pokyny pro automatizaci testování systémů, zařízení, doků s konektory USB Type-C a jejich interoperabilitu s operačním systémem Windows. Můžete otestovat hardware, který patří do jedné z následujících kategorií:

Systém: Stolní počítače, notebooky, tablety, servery nebo telefony s edicí operačního systému Windows s otevřeným portem USB Type-C.
Dock: Jakékoli zařízení USB Type-C, které poskytuje více než jeden port.
Zařízení: Jakékoli zařízení USB s Type-C portem, který lze připojit k systému nebo doku. Tato kategorie zahrnuje tradiční zařízení USB i zařízení, která podporují příslušenství a alternativní režimy definované ve specifikaci Type-C USB.

Specifikace a postupy

zkušební postupy interoperability xHCI

Hardwarový panel USB Type-C Type-C ConnEx (MUTT Connection Exerciser) je vlastní štít pro desku Arduino. Štít poskytuje čtyřstupňový přepínač pro automatizaci testů interoperability pro scénáře Type-C USB.

Požadavky na hardware

K provedení zkušebních postupů interoperability USB Type-C pomocí USB Type-C ConnEx verze 2 potřebujete:

systém pod testem (SUT)

Stolní počítače, notebooky, tablety, servery nebo telefony s alespoň jedním vystaveným portem Type-C USB.
USB Type-C ConnEx

Zařízení má jeden konektor USB Type-C (označený jako J1), ke kterému je SUT připojený. Zařízení má také čtyři další porty USB (označené J2, J3, J4, J6), ke kterým lze připojit zařízení, která fungují jako periferní zařízení s SUT. Zařízení monitoruje proud a napětí odebírané ze SUT. Potřebný hardware si můžete koupit od MCCI.
Periferní zařízení USB

Jakékoli USB zařízení s usb Type-C portem, který lze připojit k SUT. Tato kategorie zahrnuje tradiční zařízení USB a další zařízení, která podporují příslušenství a alternativní režimy definované ve specifikaci Type-C USB.
Micro-USB kabelu USB A

Tento kabel použijete k připojení USB Type-C ConnEx k počítači pro napájení a komunikaci (Pokud má SUT port USB A, je to místo, kde ho připojíte).
Ovladač proxy serveru

USB Type-C ConnEx lze řídit pomocí proxy pro spuštění testů, pokud SUT nemá port USB A. Proxy kontroler by měl být sekundární stolní počítač nebo přenosný počítač.

Proxy řadič komunikuje (s mobilní SUT) s mikrořadičem, aby načetl firmware pomocí sekundárního portu USB.

Požadavky na hardware pro starší verze

K provedení postupů testování interoperability USB Type-C pomocí USB Type-C ConnEx verze 2 potřebujete:

Systém podrobený testování (SUT)

Stolní počítače, notebooky, tablety, servery nebo telefony s alespoň jedním vystaveným portem Type-C USB.
Arduino Mega 2560 R3

Arduino Mega 2560 R3 se používá jako mikrořadič pro testovací nastavení.
napájecí adaptér pro Arduino Mega 2560 R3 mikrořadič.
USB Type-C ConnEx

Štít má jeden male USB Type-C port (označený J1), ke kterému je SUT připojený. Štít má také čtyři další porty USB (označené J2, J3, J4, J6), ke kterým lze připojit zařízení, která fungují jako periferní zařízení s SUT. Štít monitoruje proud a napětí odebírané ze SUT. Tuto desku si můžete koupit od MCCI nebo JJG Technologies.
USB kabel A-B

Tento kabel použijete k připojení počítače k mikrořadiče, abyste aktualizovali firmware na mikrořadiče, aby se spustily testy.
Zařízení periferních USB

Jakékoli USB zařízení s usb Type-C portem, který lze připojit k SUT. Tato kategorie zahrnuje tradiční zařízení USB a další zařízení, která podporují příslušenství a alternativní režimy definované ve specifikaci Type-C USB.
usb nabíječka

USB Type-C, který podporuje USB Type-C aktuální požadavky a volitelně USB Power Delivery. Pro J6také potřebujete nabíječku USB Micro-B .
Proxy kontroler

Usb Type-C ConnEx lze řídit pomocí proxy pro spuštění testů. Proxy kontroler může být jednou z těchto entit:
- Sekundární stolní počítač nebo přenosný počítač.
  
  Proxy kontroler komunikuje s mobilním SUT, mikrořadičem pro načtení firmwaru.
- SUT pomocí použití sekundárního portu USB.
- SUT pomocí 3,5mm zvukového konektoru.
  
  V tomto nastavení potřebujete:
  - Stínění DTMF pro spouštění testů na SUT s jedním usb Type-C portem. DTMF poskytuje možnost ovládat ochranný obvod z jednoportového zařízení pomocí audio konektoru po dokončení počátečního nahrání firmwaru.
  - 4pinový audio kabel typu male-to-male sloužící k připojení DTMF štítu k SUT. To umožňuje, aby SUT během testování ovládala kryt USB Type-C.

Požadavky na software

Ujistěte se, že splňujete tyto požadavky:

SUT musí mít verzi operačního systému Windows, se kterou chcete otestovat interoperabilitu.
Na řadiči proxy musí běžet Windows 10.
Stáhnout a nainstalovat nejnovější softwarový balíček MUTT na řadič proxy. Balíček je sada nástrojů používaných ke spouštění testů pomocí USB Type-C ConnEx. Obsahuje nástroje pro aktualizaci firmwaru, přepínání mezi periferními porty a odesílání požadavků pro simulaci testovacích případů. Obsahuje také balíčky testovacích ovladačů, které testují funkčnost sběrnic, jejich kontrolerů a zařízení připojených ke sběrnici.
U systémů založených na UCSI důrazně doporučujeme otestovat některá další nastavení, která vám pomůžou zjistit chyby firmwaru UCSI. Díky tomuto nastavení budou problémy s firmwarem UCSI zjistitelné a důrazně se doporučuje jenom pro účely testování. Viz Ladění chyb firmwaru USCI v tomto blogovém příspěvku.
Instalace testovacích nástrojů vyžaduje příkazové okno se zvýšenými oprávněními.

Pokud chcete otevřít příkazové okno se zvýšenými oprávněními, musí být uživatel členem skupiny Administrators na řadiči proxy serveru. Pokud chcete otevřít okno příkazového řádku se zvýšenými oprávněními, vytvořte na ploše zástupce pro Cmd.exe, klikněte pravým tlačítkem na zástupce Cmd.exe a vyberte možnost Spustit jako správce.

USB nástroje ConnEx Type-C

Zde jsou nástroje v softwarovém balíčku MUTT, které jsou specifické pro USB Type-C ConnEx

Nástroj	Popis
ConnExUtil.exe	Nástroj příkazového řádku pro testování funkcí USB Type-C ConnEx.
CxLoop.cmd	Připojí a odpojí každý port jednou.
CxStress.cmd	Randomizovaný stresovací skript.
CxPower.cmd	Zachytává data napájení (napětí a amperáž) za určitou dobu a odesílá výstup do souboru CSV.

Informace o všech ostatních nástrojích naleznete v tématu Nástroje v balíčku softwaru MUTT.

Začínáme s nejnovější verzí

Podle tohoto postupu nastavte testovací prostředí.

(obrázek nového nastavení)

Konfigurace bude podobná této imagi. Všimněte si, že Micro-USB port na zařízení poskytuje kontrolu nad USB Type-C ConnEx při připojení k počítači.

V těchto krocích připojíte hardwarové části, aktualizujete firmware na mikrořadiče a ověříte instalaci.

Připojte micro-usb do zadní části ConnEx a USB A do proxy adaptéru (SUT, pokud je k dispozici).
Aktualizujte zařízení firmwarem USB Type-C ConnEx.
- Otevřete okno příkazového řádku se zvýšenými oprávněními.
- Přejděte do umístění softwarového balíčku MUTT, například C:\Program Files (x86)\USBTest\<arch>.
- Spusťte následující příkaz:
  
  ConnExUtil.exe – UpdateFirmware
Připojte SUT pomocí připojeného kabelu USB Type-C na zadní straně zařízení.
Připojte periferní zařízení k portům USB označeným J2, J3, J4, J6.
Ujistěte se, že zařízení je rozpoznáno správcem zařízení na vašem proxy řadiči (SUT, pokud je k dispozici).

Začínáme se staršími verzemi

Podle tohoto postupu nastavte testovací prostředí.

diagram konfigurace usb Type-C ConnEx

Konfigurace by měla být podobná této imagi. Všimněte si, že usb Type-C port na mikrořadiče poskytuje kontrolu nad USB Type-C ConnEx při připojení k počítači.

V těchto krocích připojíte hardwarové části, aktualizujete firmware na mikrořadiče a ověříte instalaci. Štít DTMF poskytuje kontrolu nad USB Type-C ConnEx při připojení ke zvukovému portu telefonu nebo tabletu.

Připojte mikrořadič k štítu Type-C USB.

Pokud usb Type-C ConnEx nepřišel sestaven, pokračujte krokem 1. Pokud je váš USB Type-C ConnEx sestaven, přejděte ke kroku 2.

Opatrnost

Tento krok je nutné provést pečlivě, protože špendlíky se snadno ohýbají.
1. Zarovnejte kolíky krytu USB Type-C s konektory na mikrořadiči tak, aby byly desky vůči sobě zarovnané.
2. Jemně stiskněte dvě desky dohromady. Dávejte pozor, abyste neohýbali špendlíky na štítu.
  
  Sestavená jednotka by měla být podobná tomuto obrázku:
Připojte usb Type-C ConnEx z připojeného mikrořadiče pomocí usb Type-B (připojeného k proxy adaptéru) nebo externího napájecího adaptéru. Lcd displej je podobný tomuto obrázku:

Po pěti sekundách se na displeji LCD zobrazí proud a napětí.

Pokud zobrazení nevidíte tak, jak je znázorněno na předchozím obrázku, ujistěte se, že máte správně sestavenou jednotku.
Aktualizujte mikrořadič s firmwarem USB Type-C ConnEx.
- Otevřete okno příkazového řádku se zvýšenými oprávněními.
- Přejděte do umístění softwarového balíčku MUTT, například C:\Program Files (x86)\USBTest\<arch>.
- Spusťte následující příkaz:
  
  MuttUtil.exe – UpdateTabFirmware
Připojte SUT k konektoru USB Type-C (označený J1) na štítu.

Pozor Konektor J1 vyžaduje další podporu při připojování SUT. Spojnice není dostatečně pevná pro udržení hmotnosti zařízení nebo samotného zařízení.
Připojte periferní zařízení k portům USB označeným J2, J3, J4, J6.
Připojte proxy kontroler k mikrořadiče.
- Pokud je proxy řadičem stolní počítač nebo přenosný počítač, nastavte připojení přes USB. Připojte usb Type-B port na mikrořadiče k portu USB na proxy řadiči, jak je znázorněno na předchozím obrázku.
- Pokud je proxy kontroler mobilní SUT, navazujte připojení pomocí zvukového portu. Pro toto připojení potřebujete štít DTMF.
  1. Připojte štít DTMF k sestavené jednotce, jak je znázorněno na tomto obrázku:
  2. Připojte zvukový port štítu ke zvukovému portu na SUT pomocí 4pinového zvukového kabelu samce-samce.
    
    Vaše nastavení by se mělo podobat tomuto obrázku:
Ujistěte se, že USB Type-C ConnEx je rozpoznán službou Správce zařízení na řadiči proxy.
1. Pravým tlačítkem myši klikněte na tlačítko Start na hlavním panelu a vyberte správce zařízení.
2. Rozbalte uzel porty (COM & LPT) a zaznamenejte si port COM, který používá mikrořadič. V tomto příkladu je připojen k modelu COM 4.

ConnExUtil.exe

Tady jsou možnosti příkazového řádku, které ConnExUtil.exe podporují pro řízení USB Type-C ConnEx desky.

Případ použití	Možnost	Popis
Objevování zařízení Výpis všech zařízení připojených k USB Type-C ConnEx	/list	U zařízení připojených přes USB tato možnost uvádí cestu k instanci zařízení. U zvukových připojených zařízení se zobrazuje audio. Chcete-li zobrazit zvuková zařízení, použijte tuto kombinaci s parametrem /all. Seznamy s indexem založeným na 1, který lze použít pro vstup do parametru /#.
Výběr zařízení Vyberte všechna zařízení připojená k USB Type-C ConnEx, včetně zvuku.	/all	Volitelný. Bez tohoto parametru nástroj řeší zařízení připojená přes USB. Tento parametr použijte jenom v případě, že se používá zvukové připojené zařízení. Zjišťování zvuku je ve výchozím nastavení časově náročné a zakázané.
Výběr zařízení Vyberte konkrétní zařízení připojené k USB Type-C ConnEx 'n'.	/# n	Volitelný. Vstupní n je 1 index dostupných zařízení připojených k USB Type-C ConnEx, který lze zobrazit pomocí parametru /list. Bez tohoto parametru je výchozím chováním spustit každý příkaz na všech panelech USB Type-C ConnEx.
Příkaz zařízení	/setPortp	Přepněte na zadaný port p. Připojte port zadáním čísla (1 – 4) nebo podle názvu (J2, J3, J4, J6). 0 odpojí všechny porty.
Příkaz zařízení	/getPort	Přečtěte si aktuálně připojený port.
příkaz zařízení Přečtěte si informace o amperáži/napětí.	/volty /amps /version	Načtěte aktuální napětí. Přečtěte si aktuální amperáž. Přečtěte si verzi zařízení.
příkaz zařízení Povolte SuperSpeed.	/SuperSpeedOn	Zapne funkci SuperSpeed globálně pro současná a budoucí připojení, dokud není odeslán příkaz /SuperSpeedOff. SuperSpeed je ve výchozím nastavení povolený. Pokud je superspeed zakázaný a port 1 nebo 2 je připojený, tento příkaz aktivuje opětovné připojení na SuperSpeed.
Příkaz zařízení Zakázat SuperSpeed	/SuperSpeedOff	Zakáže SuperSpeed globálně pro aktuální a budoucí připojení, dokud se odešle příkaz /SuperSpeedOn nebo se zařízení resetuje. Pokud je povolena SuperSpeed a port 1 nebo 2 je připojen, tento příkaz vyvolá opětovné připojení s vypnutými kanály SuperSpeed.
Nastavit zpoždění příkazů	/setDelay	Nastaví zpoždění příkazů t v sekundách. Nastavení zpoždění příkazu způsobí, že příští příkaz /setPort nebo příkaz /SuperSpeed{Zapnuto/Vypnuto} bude zpožděn o t sekund, kde t se pohybuje v rozmezí od 0 do 99. Jedná se o jednorázové nastavení, pouze další příkaz je zpožděný. Odesílání více příkazů před vypršením platnosti časovače zpoždění se nepodporuje.
Nastavení časového limitu odpojení v milisekundách	/setDisconnectTimeoutt	Nastavte časový limit odpojení pro další nenulový /setPort příkaz. Při další události připojení zůstane port připojený pouze pro t milisekund před odpojením. Toto je jednorázové nastavení, automaticky se odpojí pouze při příštím připojení. Povolený rozsah je od 0 do 9999 ms.
Dávkový příkaz: Měření výstupního výkonu do souboru .csv.	/powercsv	Přidejte aktuální měření napájení a časové razítko do power.csv. První spuštění vytvoří power.csv. Při dalších spuštěních připojí data k tomuto souboru. Pokud chcete začít zachytávat nová data, přejmenujte nebo odstraňte soubor. Každé spuštění připojí řádek s následujícím formátem: <index>,<čas>,<volty>,<ampéry>. index je index zařízení určený /list, takže lze souběžně sledovat více zařízení. čas je surové časové razítko v sekundách. volty a ampéry se zaznamenávají s přesností na dvě desetinná místa. Tato data se můžou zachytit po dlouhou dobu a vykreslit v tabulkové aplikaci, viz cxpower.cmd skript.
Dávkový příkaz: Spuštění testu jednotek hlavních funkcí	/test	Otestuje všechny hlavní funkce zařízení. Slouží k základnímu ověření funkčnosti zařízení. Pokud tento příkaz selže, restartujte zařízení a aktualizujte firmware.
Dávkový příkaz: Základní ukázka sekvence přepínání portů	/demod	Projděte každý port jednou, s prodlevou d sekundy na každém portu. Zapíše číslo portu, volty a ampéry na každý port do demoresult.txt.

Ukázkové příkazy

Připojení k portu

connexutil.exe /setport 1

Případně použijte název portu, který se vytiskne na panelu:

connexutil.exe /setport J3

Odpojení všech portů

connexutil.exe /setport 0

Procházet všechny porty

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

Skripty pro ovládání desky USB Type-C ConnEx

Tyto skripty využívají řídicí rozhraní podporované ConnExUtil.exe ke spouštění sekvenčních testů a zátěžových testů s USB Type-C ConnEx prostřednictvím příkazového řádku. Všechny tyto skripty podporují volitelný parametr příkazového řádku audio, který indikuje, že deska USB Type-C ConnEx je připojena přes zvukové rozhraní 3,5 mm. Ve výchozím nastavení se pokusí používat pouze připojené desky USB.

Jednoduchá sekvence připojení a odpojení: CXLOOP. CMD

Připojí a odpojí SUT s každým portem (1–4) a pozastaví se na každém portu s výzvou testeru k ověření připojení na daném portu.

Náhodná smyčka připojení a odpojení: CXSTRESS. CMD

Připojuje a odpojuje zařízení SUT k a od každého portu v náhodných intervalech od 0.0 do 5.0 sekund v nekonečné smyčce. Když se připojujete k USB portu Type-C, náhodně spojuje nebo rozpojuje připojení SuperSpeed a náhodně vyzve desku, aby provedla rychlé odpojení na tomto portu v určitém náhodném intervalu 0 – 999 ms.

Parametr příkazového řádku C způsobí, že skript přepne pouze mezi porty Type-C USB a odpojeným stavem. Parametr číselného příkazového řádku resetuje maximální náhodný interval mezi přepínači z výchozí hodnoty 5,0 sekund na vstupní hodnotu v sekundách. Parametry mohou být předány v libovolném pořadí.

Měření dlouhotrvajícího výkonu: CXPOWER.CMD

Uloží hodnoty amperáže a napětí hlášené USB Type-C ConnEx do výstupního souboru power.csv ve 2sekundových intervalech. Data jsou formátována jako proměnné oddělené čárkami následujícím způsobem:

index,čas,volty,ampéry

index je index zařízení zadaný příkazem ConnExUtil.exe /list, takže může být současně monitorováno více zařízení.

čas je nezpracované časové razítko v sekundách.

volty a ampéry jsou zaznamenány na 2 desetinná místa.

Po dokončení zachytávání mohou být tato data zpracována do grafů zobrazující spotřebu energie v průběhu času, například spotřebu energie po dobu trvání cyklu nabíjení baterie. Parametr číselného příkazového řádku resetuje výchozí interval měření 2 sekund na vstupní hodnotu v sekundách.

O testovacích případech

USB Type-C zkušební postupy interoperability jsou rozděleny do dvou částí: funkční testování (FT) a zátěžové testování (ST). Každá část testu popisuje testovací případ a identifikuje kategorii, která se vztahuje na test. Produkt musí být testován v celé příslušné kategorii. Některé testovací případy obsahují odkazy na relevantní rady a tipy pro další informace. Tato část se zaměřuje na funkce a možnosti Type-C USB. Řešení Type-C USB může obsahovat další komponenty USB, jako je rozbočovač USB nebo usb řadič. Podrobné testování rozbočovačů a řadičů USB je pokryto jak v xHCI interoperability usb-IF, tak v sadě Windows Hardware Certification Kit.

Tyto testovací případy jsou založeny na příkazech ConnExUtil a ukázkových skriptech Skripty pro řízení desky USB Type-C ConnEx. Testovací případy se vztahují ke skriptům. Přizpůsobte skripty podle potřeby pro váš testovací scénář.

Výčet zařízení: Potvrzuje, že klíčové aspekty výčtu zařízení fungují správně.
Vyjednávání alternativního režimu: Potvrzuje podporované alternativní režimy.
nabíjení a napájení (PD): Potvrzuje nabíjení USB Type-C.
změna rolí: Potvrďte změnu rolí.

Část zátěžového testování popisuje postupy pro scénáře zátěžového a hraničního případu, které testují stabilitu zařízení v určitém časovém období. Zátěžové testování vyžaduje speciální zařízení (SuperMUTT) pro ověřování historických USB (s výjimkou USB Type-C). Další testování a automatizace je možné dosáhnout s nadcházejícím testovacím zařízením USB Type-C.

Enumerace zařízení: Potvrzuje, že klíčové aspekty enumerace zařízení jsou funkční.
nabíjení a napájení (PD): Potvrzuje nabíjení USB Type-C.

FT Případ 1: Výčet zařízení

Schéma FT případ 1: výčet zařízení.