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

Articolo
12/14/2024

Questo argomento fornisce linee guida per automatizzare i test di sistemi, dispositivi, dock 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: PC desktop, portatili, tablet, server o telefoni che utilizzano una 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 definite 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 fornisce un commutatore da quattro a uno per automatizzare i test di interoperabilità per scenari di Type-C USB.

Requisiti hardware

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

Sistema sottoposto a test (SUT)

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

Il dispositivo ha una porta USB Type-C maschio (etichettata J1) alla quale è connesso il SUT. Il dispositivo ha anche quattro altre porte USB (etichettate J2, J3, J4, J6) a cui possono essere collegati i dispositivi che fungono da periferiche al SUT. Il dispositivo monitora la corrente e la tensione prelevati 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 l'accessorio e le modalità alternative definite nella specifica USB Type-C.
Micro-USB a un cavo USB A

Userai questo cavo per connettere il tuo USB Type-C ConnEx a un PC per l'alimentazione e la comunicazione (se il tuo SUT ha una porta USB A, questo è il percorso in cui connetterlo).
controller proxy

L'interfaccia USB Type-C ConnEx può essere controllata usando 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 Type-C USB usando USB Type-C ConnEx versione 2, è necessario:

Sistema sottoposto a test (SUT)

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

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

Lo scudo ha una porta USB Type-C maschio (etichettata J1) a cui è connesso il SUT. Lo scudo ha anche quattro altre porte USB (etichettate J2, J3, J4, J6) a cui i dispositivi possono essere collegati come periferiche al SUT. Lo scudo monitora l'amperaggio e la tensione che vengono prelevati dal SUT. È possibile acquistare questa scheda da MCCI o da JJG Technologies.
cavo USB da A a B

Questo cavo verrà usato per connettere un PC al microcontroller per aggiornare il firmware sul 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 l'accessorio e le modalità alternative definite nella specifica USB Type-C.
caricabatterie USB

Type-C USB che supporta i requisiti di corrente di Type-C USB e facoltativamente USB Power Delivery. È anche necessario un caricabatterie usb Micro-B per J6.
controller proxy

L'interfaccia USB Type-C ConnEx può essere controllata usando un proxy per l'esecuzione dei test. Il controller proxy può essere una di queste entità:
- Desktop PC secondario o computer portatile.
  
  Il controller proxy comunica con un SUT mobile e il microcontroller per il caricamento del firmware.
- SUT utilizzando una porta USB secondaria.
- SUT utilizzando un jack audio da 3,5 mm.
  
  In questa configurazione è necessario:
  - Scudo DTMF per eseguire test sui SUT con una singola porta USB Type-C. DTMF consente 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 a 4 pin usato per collegare la scheda DTMF al SUT. Ciò consente al SUT di 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 di driver di test che verificano le funzionalità del bus, del suo 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 renderà individuabili i problemi del firmware UCSI ed è altamente consigliata solo a scopo di test. Consulta il debug degli errori del firmware USCI in questo articolo del 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, crea un collegamento sul desktop per Cmd.exe, quindi seleziona e tieni premuto (o fai clic con il pulsante destro del mouse) sul collegamento Cmd.exe e seleziona Esegui come amministratore.

Strumenti USB Type-C ConnEX

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

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

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

Introduzione alla versione più recente

Seguire questa procedura per configurare l'ambiente di test.

(foto della nuova configurazione)

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

In questi passaggi si connetteranno i componenti hardware, si aggiornerà il firmware nel microcontroller e si convaliderà l'installazione.

Collega la Micro-USB sul retro del ConnEx e la USB-A nel controller proxy (SUT, se disponibile).
Aggiornare il dispositivo con il firmware ConnEx Type-C USB.
- Aprire una finestra del prompt dei comandi con privilegi elevati.
- Navigare alla posizione del pacchetto software MUTT, ad esempio C:\Programmi (x86)\USBTest\<arch>.
- Eseguire il comando seguente:
  
  ConnExUtil.exe -AggiornaFirmware
Collega il SUT usando il cavo USB Type-C allegato al retro del dispositivo.
Collegare le periferiche alle porte USB etichettate J2, J3, J4, J6.
** Accertarsi che il dispositivo sia riconosciuto dalla 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 USB ConnEx Type-C.

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

In questi passaggi si connetteranno i componenti hardware, si aggiornerà il firmware nel microcontroller e si convaliderà l'installazione. Lo scudo DTMF fornisce il controllo su USB Type-C ConnEx quando si è connessi alla porta audio di un telefono o di un tablet.

Connettere il microcontroller allo scudo USB Type-C.

Se l'interfaccia USB Type-C ConnEx non è stata assemblata, continuare con il passaggio 1. Se l'unità USB Type-C ConnEx è stata assemblata, procedere con il passaggio 2.

** Attenzione

Questo passaggio deve essere eseguito attentamente perché i pin si piegano facilmente.
1. Allineare i pin della schermatura USB Type-C con i recettori sul microcontroller assicurandosi che le schede siano allo stesso livello.
2. Premere delicatamente le due tavole insieme. Prestare attenzione a non piegare i puntini sullo scudo.
  
  L'unità assemblata dovrebbe essere simile a questa immagine:
Alimentare l'USB Type-C ConnEx dal microcontroller collegato usando l'USB Type-B (connesso al controller proxy) o da un alimentatore esterno. Lo schermo LCD è simile a questa immagine:

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

Se non vedi effettivamente il display come illustrato nell'immagine precedente, assicurati che la tua unità sia stata assemblata correttamente.
Aggiornare il microcontroller con il firmware USB Type-C ConnEx.
- Aprire una finestra del prompt dei comandi con privilegi elevati.
- Accedere al percorso del pacchetto software MUTT, ad esempio C:\Programmi (x86)\USBTest\<arch>.
- Eseguire il comando seguente:
  
  MuttUtil.exe –AggiornaFirmwareTab
Collegare SUT alla porta Type-C USB maschile (etichettata J1) sullo scudo.

Attenzione Il connettore J1 richiede supporto aggiuntivo per la connessione di SUT. Il connettore non è abbastanza robusto per sostenere il peso di un dispositivo o da solo.
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 una connessione tramite USB. Connettere la porta USB Type-B sul microcontroller a una porta USB nel 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 scudo DTMF.
  1. Connettere lo scudo DTMF all'unità assemblata, come illustrato in questa immagine:
  2. Connettere la porta audio della scheda alla porta audio sul SUT usando un cavo audio maschio-maschio a 4 pin.
    
    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 Ports (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 che ConnExUtil.exe supporta per controllare la scheda USB Type-C ConnEx.

Caso d'uso	Opzione	Descrizione
Scoperta del Dispositivo Elencare tutti i dispositivi connessi a USB Type-C ConnEx	/list	Per i dispositivi connessi tramite USB, questa opzione elenca il percorso dell'istanza del dispositivo. Per i dispositivi audio connessi, mostra Audio. Per visualizzare i dispositivi audio, usarlo in combinazione con il parametro /all. Elenchi con indice che inizia da 1 che possono essere usati per l'input al parametro /#.
Selezione Dispositivi Selezionare tutti i dispositivi connessi a USB Type-C ConnEx, incluso l'audio.	/all	Opzionale. Senza questo parametro, l'utilità indirizza i dispositivi connessi USB. Usare questo parametro solo se è in uso un dispositivo connesso audio. L'individuazione audio richiede molto tempo ed è disabilitata per impostazione predefinita.
Selezione Dispositivi Selezionare un dispositivo specifico connesso a USB Type-C ConnEx 'n'.	/# n	Opzionale. 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 USB Type-C ConnEx.
comando del dispositivo	/setPortp	Passare alla porta specificata p. Connettere una porta specificando il numero (da 1 a 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 Legge le informazioni sull'amperazione/tensione.	/volts /amps /version	Leggete la tensione corrente. Leggere l'amperaggio corrente. Leggere la versione del dispositivo.
Comando del Dispositivo Abilitare SuperSpeed.	/SuperSpeedOn	Abilita SuperSpeed globalmente 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 in SuperSpeed.
Comando del Dispositivo Disabilitare SuperSpeed	/SuperSpeed disattivata	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.
Imposta il ritardo del comando	/setDelay	Imposta il ritardo del comando t in secondi. Impostando un ritardo del comando, il successivo comando /setPort o /SuperSpeed{On/Off} verrà ritardato di t secondi in cui l'intervallo di t varia da 0 a 99. Si tratta di un'impostazione una tantum, ma viene ritardato solo il comando successivo. L'invio di più comandi prima che il timer di ritardo sia scaduto non è supportato.
Impostare il timeout di disconnessione in millisecondi	/setDisconnectTimeoutt	Impostare un timeout di disconnessione per il successivo comando /setPort non nullo. Nell'evento di connessione successivo, la porta rimarrà connessa solo per t millisecondi prima della disconnessione. Si tratta di un'impostazione una tantum, solo l'evento di connessione successivo verrà disconnesso automaticamente. L'intervallo consentito è compreso tra 0 e 9999 ms.
Comando batch : Misurazioni della potenza di uscita in un file di .csv.	/powercsv	Aggiungi le misurazioni correnti della potenza e il timestamp in power.csv. La prima esecuzione crea power.csv. Nelle esecuzioni successive aggiunge i 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>. L'indice del dispositivo è assegnato da /list, per poter monitorare più dispositivi contemporaneamente. tempo è il timestamp non elaborato in secondi. volt e ampere sono registrati a due cifre decimali. Questi dati possono essere acquisiti per lunghi periodi di tempo e tracciati in un'applicazione di foglio di calcolo, vedere lo script cxpower.cmd.
Comando batch : Eseguire i test unitari delle funzionalità principali	/test	Testa tutte le principali funzionalità del dispositivo. Usare per la convalida di base delle funzionalità del dispositivo. Se questo comando non riesce, riavviare il dispositivo e aggiornare il firmware.
Comando batch : Demo di base della sequenza di commutazione delle porte.	/demod	Scorrere tutte le porte una volta, con un ritardo di d secondi per ogni porta. Scrive in demoresult.txtil numero di porta, i volt e gli ampere assegnati a ciascuna porta.

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

Scorrere 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 Type-C USB

Questi script esercitano 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 il parametro della riga di comando facoltativo audio per indicare che la scheda USB Type-C ConnEx è connessa tramite l'interfaccia audio di 3,5 mm. Per impostazione predefinita, tenteranno di usare solo schede connesse USB.

Semplice connessione e sequenza di disconnessione: CXLOOP.CMD

Connette e disconnette il SUT a ciascuna porta (1-4) e fa una pausa a ogni porta chiedendo al tester di convalidare la connessione su tale porta.

Ciclo di connessione e disconnessione casuale: CXSTRESS. CMD

Connette e disconnette il SUT da e verso 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, abilita o disabilita in modo casuale la connessione SuperSpeed su tale porta e indica in modo casuale alla scheda di disconnettersi rapidamente su tale porta a un intervallo casuale da 0 a 999 ms.

Il parametro della riga di comando C fa sì che lo script passi solo tra le porte USB Type-C e lo stato disconnesso. Un parametro numerico della riga di comando reimposta l'intervallo casuale massimo tra i passaggi dall'intervallo massimo 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 la corrente e la tensione riportate dall'USB Type-C ConnEx nel file di output power.csv a intervalli di 2 secondi. I dati vengono formattati come variabili separate da virgole come segue:

indice,tempo,volt,ampere

l'indice è l'indice del dispositivo fornito dal comando ConnExUtil.exe /list, così più dispositivi possono essere monitorati simultaneamente.

tempo è il timestamp non elaborato in secondi.

volt e ampere vengono registrati a 2 cifre decimali.

Al termine dell'acquisizione, questi dati possono essere inseriti nei 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 numerico della riga di comando reimposta l'intervallo di misurazione predefinito di 2 secondi al valore di input espresso in secondi.

Informazioni sui casi di test

Le procedure di test di interoperabilità usb Type-C sono suddivise in due sezioni: test funzionali (FT) e test di stress (ST). Ogni sezione del test descrive il test case e identifica la categoria applicabile al test. Il prodotto deve essere testato sull'intera categoria applicabile. Alcuni casi di prova contengono collegamenti a indicazioni e suggerimenti pertinenti per ulteriori informazioni. Questa sezione è incentrata sulle funzionalità e sull'esperienza di Type-C USB. 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 USB-IF che nel Kit di certificazione hardware Windows.

Questi test case si basano sui comandi ConnExUtil e sugli script di esempio Script 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 del dispositivo: Conferma che gli aspetti principali dell'enumerazione del dispositivo sono funzionali.
Negoziato in Modalità Alternativa: conferma le modalità alternative supportate.
ricarica e alimentazione (PD): conferma la ricarica con USB Type-C.
Scambio di Ruoli : conferma lo scambio di ruoli.

La sezione sui test di stress descrive le procedure per scenari di stress e casi limite, che testano la stabilità del dispositivo nel tempo. I test di stress richiedono un dispositivo personalizzato (il "SuperMUTT") per la convalida delle USB legacy (non compatibile con USB Type-C). È possibile ottenere test e automazione aggiuntivi con il prossimo dispositivo di test USB Type-C.

Enumerazione del Dispositivo: Conferma che gli aspetti principali dell'enumerazione dei dispositivi sono funzionali.
Ricarica e alimentazione (PD): conferma la ricarica tramite USB Type-C.

FT Case 1: Enumerazione del dispositivo

Diagramma di FT Case 1: enumerazione del dispositivo.