USB Type-C ConnEx を使用して USB Type-C システムをテストする

[アーティクル]
12/13/2024

このトピックでは、システム、デバイス、USB Type-C コネクタを備えたドック、および Windows オペレーティングシステムとの相互運用性のテストを自動化するためのガイドラインを示します。次のいずれかのカテゴリに属するハードウェアをテストできます。

システム: 公開されている USB Type-C ポートを備えた Windows オペレーティングシステムのバージョンの SKU を実行しているデスクトップ、ノート PC、タブレット、サーバー、または電話。
Dock: 複数のポートを公開する USB Type-C デバイス。
デバイス:システムまたはドックに接続できる Type-C ポートを備えた任意の USB デバイス。このカテゴリには、従来の USB デバイスと、USB Type-C 仕様で定義されているアクセサリと代替モードをサポートするデバイスが含まれます。

仕様と手順

xHCI 相互運用性テスト手順

MUTT 接続エクササイザー Type-C (USB Type-C ConnEx) ハードウェアボードは、Arduino ボード用のカスタムシールドです。シールドには、USB Type-C シナリオの相互運用性テストを自動化する 4 対 1 のスイッチが用意されています。

ハードウェア要件

USB Type-C ConnEx バージョン 2 を使用して USB Type-C 相互運用性テスト手順を実行するには、次のものが必要です。

テスト対象システム (SUT)

デスクトップ、ノートパソコン、タブレット、サーバー、または携帯電話のいずれかで少なくとも 1 つの Type-C USB ポートが露出している。
USB Type-C ConnEx

デバイスには、SUT が接続されている 1 つのオス USB Type-C ポート (J1) があります。また、このデバイスには、その他 の 4 つの USB ポート (J2J3、J4、J6) が付いています。このポートには、SUT の周辺機器として機能するデバイスを接続できます。デバイスは、SUTから引き出されるアンペア数と電圧を監視します。あなたは、MCCIから必要なハードウェアを購入することができます.
USB周辺機器

USB Type-C ポートを持つ USB デバイスで、SUT に接続できます。このカテゴリには、従来の USB デバイスと、USB Type-C 仕様で定義されているアクセサリと代替モードをサポートするその他のデバイスが含まれます。
Micro-USB - USB A ケーブル

このケーブルを使用して、電源と通信のために USB Type-C ConnEx を PC に接続します (SUT に USB A ポートがある場合は、ここで接続します)。
プロキシコントローラー

USB Type-C ConnEx は、SUT に USB A ポートがない場合にテストを実行するためのプロキシを使用して制御できます。プロキシコントローラーは、セカンダリデスクトップ PC またはノート PC である必要があります。

プロキシコントローラは、(モバイル SUT と)マイクロコントローラーと通信し、セカンダリ USB ポートを使用してファームウェアを読み込みます。

以前のバージョンのハードウェア要件

USB Type-C ConnEx バージョン 2 を使用して USB Type-C 相互運用性テスト手順を実行するには、次のものが必要です。

テスト対象システム (SUT)

デスクトップ、ノートPC、タブレット、サーバー、またはUSBポートType-Cが少なくとも1つ露出している携帯電話。
Arduino Mega 2560 R3

Arduino Mega 2560 R3 は、テストセットアップのマイクロコントローラーとして使用されます。
Arduino Mega 2560 R3 マイクロコントローラー用電源アダプター。
USB Type-C ConnEx

シールドには、SUT が接続されている 1 つのオス USB Type-C ポート (J1ラベル付き) があります。シールドには、他の 4 つの USB ポート (J2、J3、J4、J6) があり、このポートには、SUT の周辺機器として機能するデバイスを接続できます。シールドは、SUTから引き出されるアンペア数と電圧を監視します。このボードは、MCCI または JJG Technologiesから購入できます。
USB A - B ケーブル

このケーブルを使用して PC をマイクロコントローラーに接続し、マイクロコントローラーのファームウェアを更新してテストを実行します。
USB周辺機器

USB Type-C ポートを持つ USB デバイスで、SUT に接続できます。このカテゴリには、従来の USB デバイスと、USB Type-C 仕様で定義されているアクセサリと代替モードをサポートするその他のデバイスが含まれます。
USB 充電器

USB Type-C は USB Type-C の現在の要件をサポートし、必要に応じて USB Power Deliveryもサポートします。また、J6用のUSB Micro-B 充電器が必要です。
プロキシコントローラー

USB Type-C ConnEx は、テストを実行するためのプロキシを使用して制御できます。プロキシコントローラーには、次のいずれかのエンティティを指定できます。
- セカンダリデスクトップ PC またはノート PC。
  
  プロキシコントローラは、ファームウェアを読み込むマイクロコントローラーであるモバイルSUTと通信します。
- 2 次 USB ポートを使用した SUT。
- 3.5mm オーディオジャックを使用した SUT。
  
  このセットアップでは、次のものが必要です。
  - 単一の USB Type-C ポートで SUT でテストを実行するための DTMF シールド。 DTMF は、ファームウェアの最初のフラッシュが完了した後、オーディオジャックを使用して単一ポートデバイスからのシールドを制御する機能を提供します。
  - DTMF シールドを SUT に接続するために使用される 4 ピンのオスとオスのオーディオケーブル。これにより、テスト中にSUTがUSB Type-C シールドを制御できます。

ソフトウェア要件

次の要件を満たしていることを確認します。

SUT には、相互運用性をテストする Windows オペレーティングシステムのバージョンが必要です。
プロキシコントローラーで Windows 10 が実行されている必要があります。
をダウンロードし、最新の MUTT ソフトウェアパッケージをプロキシコントローラーにインストールします。パッケージは、USB Type-C ConnEx でテストを実行するために使用されるツールのスイートです。これには、ファームウェアの更新、周辺機器ポートの切り替え、テストケースをシミュレートするための要求の送信を行うユーティリティが含まれています。また、バス、そのコントローラー、およびバスに接続されているデバイスの機能をテストするテストドライバーパッケージも含まれています。
UCSI ベースのシステムでは、UCSI ファームウェアのバグの検出に役立ついくつかの追加設定を使用したテストを強くお勧めします。この設定により、UCSI ファームウェアの問題が検出可能になり、テスト目的でのみ強くお勧めします。このブログ記事の「USCIファームウェアの障害のデバッグ」を参照してください。
テストツールをインストールするには、管理者特権のコマンドウィンドウが必要です。

管理者特権のコマンドウィンドウを開くには、ユーザーがプロキシコントローラーの Administrators グループのメンバーである必要があります。管理者特権のコマンドプロンプトウィンドウを開くには、Cmd.exe へのデスクトップショートカットを作成し、Cmd.exe ショートカットを選択して長押し (または右クリック) し、[管理者として実行] を選択します。

USB Type-C ConnEx ツール

USB Type-C ConnEx に固有の MUTT ソフトウェアパッケージのツールを次に示します。

ツール	説明
ConnExUtil.exe	USB Type-C ConnEx 機能を実行するためのコマンドラインツール。
CxLoop.cmd	各ポートを 1 回接続して切断します。
CxStress.cmd	ランダム化されたストレススクリプト。
CxPower.cmd	一定期間にわたって電力データ (電圧とアンペア数) をキャプチャし、出力を CSV ファイルに送信します。

その他すべてのツールについては、MUTT ソフトウェアパッケージの Tools を参照してください。

古いバージョンの使用を開始する

テスト環境を設定するには、次の手順に従います。

USB Type-C ConnEx 構成の図。

構成は、このイメージのようになります。マイクロコントローラーの USB Type-C ポートでは、PC に接続するときに USB Type-C ConnEx を制御できます。

これらの手順では、ハードウェアピースを接続し、マイクロコントローラーのファームウェアを更新して、インストールを検証します。 DTMF シールドは、電話またはタブレットのオーディオポートに接続されている場合に、USB Type-C ConnEx を制御します。

マイクロコントローラーを USB Type-C シールドに接続します。

USB Type-C ConnEx が組み立てられなかった場合は、手順 1 に進みます。 USB Type-C ConnEx が組み立てられている場合は、手順 2 に進みます。

注意

ピンが曲がりやすくするため、この手順は慎重に実行する必要があります。
1. ボードが互いに水平になっていることを確認して、USB Type-C シールドのピンをマイクロコントローラー上の受容体に合わせます。
2. 2枚のボードをそっと押し合います。シールドのピンを曲げないように注意してください。
  
  組み立てられたユニットは、次の図のようになります。
USB Type-C ConnEx は、USB Type-B (プロキシコントローラーに接続) または外部電源アダプターを使用して、接続されているマイクロコントローラーから電源を供給します。 LCD ディスプレイは次の画像のようになります。

5 秒後、LCD ディスプレイに電流と電圧が表示されます。

前の図のように表示されない場合は、ユニットが正しく組み立てられていることを確認してください。
USB Type-C ConnEx ファームウェアでマイクロコントローラーを更新します。
- 管理者特権のコマンドプロンプトウィンドウを開きます。
- MUTT ソフトウェアパッケージの場所 (C:\Program Files (x86)\USBTest\<arch>など) に移動します。
- 次のコマンドを実行します。
  
  MuttUtil.exe –タブファームウェアを更新する
SUT をシールドのオス USB Type-C ポート (J1) に差し込みます。

注意J1 コネクタは、SUT を接続するときに追加のサポートが必要です。コネクタは、デバイス自体の重量を維持するのに十分な頑丈ではありません。
J2、J3、J4、J6ラベル付きの USB ポートに周辺機器を接続します。
プロキシコントローラーをマイクロコントローラーに接続します。
- プロキシコントローラーがデスクトップ PC またはノート PC の場合は、USB 経由で接続を確立します。前の図に示すように、マイクロコントローラーの USB Type-B ポートをプロキシコントローラーの USB ポートに接続します。
- プロキシコントローラーがモバイル SUT の場合は、オーディオポートを使用して接続を確立します。この接続には、DTMF シールドが必要です。
  1. 次の図に示すように、DTMF シールドを組み立てられたユニットに接続します。
  2. 4 ピンのオスとオスのオーディオケーブルを使用して、シールドのオーディオポートを SUT のオーディオポートに接続します。
    
    セットアップは次の図のようになります。
プロキシコントローラーで USB Type-C ConnEx がデバイスマネージャーによって認識されていることを確認します。
1. タスクバーの [スタート] ボタンを右クリックし、デバイスマネージャー選択します。
2. ポート (COM & LPT) ノードを展開し、マイクロコントローラーによって使用される COM ポートをメモします。この例では、COM 4 に接続されています。

ConnExUtil.exe

USB Type-C ConnEx ボードを制御するためにサポート ConnExUtil.exe コマンドラインオプションを次に示します。

利用事例	回答内容	説明
デバイス検出 USB Type-C ConnEx に接続されているすべてのデバイスを一覧表示する	/list	USB 接続デバイスの場合、このオプションはデバイスインスタンスパスを一覧表示します。オーディオデバイスに接続されている場合は、オーディオが表示されます。オーディオデバイスを表示するには、これを /all パラメーターと組み合わせて使用します。 /# パラメーターへの入力に使用できる 1 から始まるインデックスを含むリスト。
デバイスの選択オーディオを含め、USB Type-C ConnEx に接続されているすべてのデバイスを選択します。	/all	随意。このパラメーターを指定しない場合、ユーティリティは USB 接続デバイスに対応します。このパラメーターは、オーディオ接続デバイスが使用中の場合にのみ使用します。オーディオ検出には時間がかかり、既定では無効になっています。
デバイスの選択 USB Type-C ConnEx 'n' に接続されている特定のデバイスを選択します。	/#n	随意。入力 n は、/list パラメーターを使用して表示できる USB Type-C ConnEx に接続されている使用可能なデバイスの 1 ベースのインデックスです。このパラメーターを指定しない場合、既定の動作では、すべての USB Type-C ConnEx ボードで各コマンドを実行します。
デバイスコマンド	/setPortp	指定したポート pに切り替えます。番号 (1 ~ 4) または名前 (J2、J3、J4、J6) を指定してポートを接続します。 0 はすべてのポートを切断します。
デバイスコマンド	/getPort	現在接続されているポートを読み取ります。
デバイスコマンドアンペア数/電圧情報を読み取る。	/volts /amps /version	電流電圧を読み取る。現在のアンペア数を読み取る。デバイスのバージョンを読み取ります。
デバイスコマンド SuperSpeed を有効にします。	/SuperSpeedOn	/SuperSpeedOff コマンドが送信されるまで、現在および将来の接続に対して SuperSpeed をグローバルに有効にします。 SuperSpeed は既定で有効になっています。 SuperSpeed が無効で、ポート 1 または 2 が接続されている場合、このコマンドは SuperSpeed で再接続をトリガーします。
デバイスコマンド SuperSpeed を無効にする	/SuperSpeedOff	/SuperSpeedOn コマンドが送信されるか、デバイスがリセットされるまで、現在および将来の接続に対して SuperSpeed をグローバルに無効にします。 SuperSpeed が有効で、ポート 1 または 2 が接続されている場合、このコマンドは SuperSpeed 行を無効にして再接続をトリガーします。
コマンド遅延を設定する	/setDelay	コマンド遅延を秒単位で設定します。コマンド遅延を設定すると、次の /setPort または /SuperSpeed{On/Off} コマンドに t 秒の遅延が生じます。ここで、t は 0 - 99 の間です。これは 1 回限りの設定であり、次のコマンドのみが遅延します。遅延タイマーの有効期限が切れる前に複数のコマンドを送信することはサポートされていません。
切断タイムアウトをミリ秒単位で設定	/setDisconnectTimeoutt	次の non-zero /setPort コマンドの切断タイムアウトを設定します。次の接続イベント時に、ポートは t ミリ秒の間だけ接続状態を保ち、その後切断します。これは 1 回限りの設定です。次の接続イベントのみが自動的に切断されます。使用できる範囲は 0 ~ 9999 ミリ秒です。
バッチコマンド: 電力測定を .csv ファイルに出力します。	/powercsv	現在の電力測定値とタイムスタンプを power.csv に追加します。最初の実行では、power.csvが作成されます。以降の実行時に、このファイルにデータが追加されます。ファイルの名前を変更または削除して、新しいデータキャプチャを開始します。各実行では、<インデックス>、<時間>、<ボルト>、<アンペア>の形式の行が追加されます。インデックスは、/listによって指定されたデバイスインデックスであるため、複数のデバイスを同時に監視できます。 time は、秒単位で表される未処理のタイムスタンプです。ボルトとアンプは小数点以下2桁に記録されます。このデータは、長期間にわたってキャプチャされ、スプレッドシートアプリケーションにプロットされる場合があります。cxpower.cmd スクリプトを参照してください。
バッチコマンド: 主要な機能の単体テストを実行する	/test	デバイスのすべての主要な機能をテストします。デバイスの機能の基本的な検証に使用します。このコマンドが失敗した場合は、デバイスの電源を入れ、ファームウェアを更新してください。
バッチコマンド: ポートスイッチングシーケンスの基本的なデモ。	/demod	すべてのポートを 1 回ループし、各ポートで d 秒の遅延が発生します。各ポートのポート番号、ボルト、アンプを demoresult.txtに書き込みます。

サンプルコマンド

ポートに接続する

connexutil.exe /setport 1

または、ボードに印刷されているポート名を使用します。

connexutil.exe /setport J3

すべてのポートを切断する

connexutil.exe /setport 0

すべてのポートを巡回する

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

USB Type-C ConnEx ボードを制御するためのスクリプト

これらのスクリプトは、コマンドラインを介して USB Type-C ConnEx を使用して順次およびストレス型テストを実行するために、ConnExUtil.exe でサポートされるコントロールインターフェイスを実行します。これらのスクリプトはすべて、オプションのコマンドラインパラメーター オーディオ をサポートし、USB Type-C ConnEx ボードが 3.5 mm オーディオインターフェイス経由で接続されていることを示します。既定では、USB 接続されたボードの使用のみが試行されます。

単純な接続と切断シーケンス: CXLOOP。CMD

各ポート (1 から 4) との間で SUT を接続および切断し、各ポートで一時停止し、テスト担当者にそのポートでの接続の検証を求めます。

ランダム接続と切断ループ: CXSTRESS。CMD

無限ループで 0.0 ~ 5.0 秒のランダム間隔で、各ポートとの間で SUT をランダムに接続および切断します。 USB Type-C ポートに接続すると、そのポートで SuperSpeed 接続がランダムに有効または無効になり、ランダムに 0 ~ 999 ミリ秒の間隔でそのポートですばやく切断するようにボードに指示されます。

コマンドラインパラメーター C により、スクリプトは USB Type-C ポートと切断状態のみを切り替えます。数値コマンドラインパラメーターは、スイッチ間の最大ランダム間隔を既定値の 5.0 秒から入力値 (秒単位) にリセットします。パラメーターは任意の順序で渡すことができます。

実行時間の長い電力測定: CXPOWER.CMD

USB Type-C ConnEx によって報告されたアンペア数と電圧を 2 秒間隔で出力ファイル power.csv に保存します。データは、次のようにコンマ区切りの変数として書式設定されます。

index,time,volts,amps

インデックス は、複数のデバイスを同時に監視できるように、ConnExUtil.exe /list コマンドによって指定されるデバイスインデックスです。

時間は、秒単位の未加工のタイムスタンプです。

ボルト と アンプ は小数点以下2桁に記録されます。

キャプチャが完了した後、このデータは、時間の経過に伴う電力消費量を示すグラフ (バッテリ充電サイクルの期間中の電力消費量など) にポスト処理される場合があります。数値コマンドラインパラメーターは、既定の測定間隔である 2 秒を秒単位の入力値にリセットします。

テストケースについて

USB Type-C 相互運用性テスト手順は、機能テスト (FT) とストレステスト (ST) の 2 つのセクションに分かれています。各テストセクションでは、テストケースについて説明し、テストに適用されるカテゴリを識別します。製品は、該当するカテゴリ全体に対してテストする必要があります。特定のテストケースには、追加情報に関するヒントへのリンクが含まれています。このセクションでは、USB Type-C の機能とエクスペリエンスについて説明します。 USB Type-C ソリューションには、USB ハブや USB コントローラーなどの他の USB コンポーネントが含まれている場合があります。 USB ハブとコントローラーの詳細なテストについては、USB-IF の xHCI 相互運用性テスト手順と Windows ハードウェア認定キットの両方で説明されています。

これらのテストケースは、ConnExUtil コマンドと、USB Type-C ConnEx ボードを制御するためのスクリプトスクリプトの例に基づいています。テストケースはスクリプトに基づいています。テストシナリオで必要に応じてスクリプトをカスタマイズします。

デバイス列挙: デバイス列挙の主要な側面が機能していることを確認します。
代替モードネゴシエーション: サポートされている代替モードを確認します。
充電と電源供給 (PD): USB Type-C で充電を確認します。
ロールスワップ: ロールスワップを確認します。

ストレステストセクションでは、一定期間にわたってデバイスの安定性をテストするストレスとエッジケースのシナリオの手順について説明します。ストレステストには、従来の USB 検証 (USB 以外の Type-C) 用のカスタムデバイス (SuperMUTT) が必要です。今後の USB Type-C テストデバイスを使用して、追加のテストと自動化を実現できます。

デバイス列挙: デバイス列挙の主要な側面が機能していることを確認します。
充電と電源供給 (PD): USB Type-C で充電を確認します。

FT ケース 1: デバイス列挙

FT ケース 1 の図: デバイス列挙。