Teste sistemas USB Type-C com ConnEx USB Type-C

Artigo
12/14/2024

Este tópico fornece diretrizes para automatizar o teste de sistemas, dispositivos, docas com conectores Type-C USB e sua interoperabilidade com o sistema operacional Windows. Você pode testar hardware que pertença a uma das seguintes categorias:

Sistema: Desktops, Laptops, Tablets, Servidores ou Telefones que executam uma SKU de uma versão do sistema operativo Windows com uma porta USB Type-C exposta.
Dock: Qualquer dispositivo Type-C USB que exponha mais de uma porta.
Dispositivo: Qualquer dispositivo USB com uma porta Type-C que possa ser ligado a um sistema ou dock. Esta categoria inclui dispositivos USB tradicionais, bem como dispositivos que suportam os modos acessório e alternativo, conforme definido na especificação Type-C USB.

Especificações e procedimentos

procedimentos de teste de interoperabilidade xHCI

A placa de hardware MUTT Connection Exerciser Type-C (USB Type-C ConnEx) é um escudo personalizado para a placa Arduino. O escudo fornece um switch quatro para um para automatizar testes de interoperabilidade para cenários de Type-C USB.

Requisitos de hardware

Para executar os procedimentos de teste de interoperabilidade USB Type-C usando USB Type-C ConnEx Versão 2, você precisa:

Sistema em teste (SUT)

Desktops, laptops, tablets, servidores ou telefones com pelo menos uma porta USB Type-C exposta.
USB Type-C ConnEx

O dispositivo tem uma porta USB Type-C macho (rotulada J1) à qual o SUT está conectado. O dispositivo também tem outras quatro portas USB (rotuladas J2, J3, J4, J6) às quais podem ser conectados dispositivos que atuam como periféricos para o SUT. O dispositivo monitora a amperagem e a tensão que estão sendo extraídas do SUT. Você pode comprar o hardware necessário de MCCI.
dispositivos USB periféricos

Qualquer dispositivo USB com uma porta USB Type-C que possa ser ligado ao SUT. Esta categoria inclui dispositivos USB tradicionais e outros dispositivos que suportam os modos acessório e alternativo, conforme definido na especificação USB Type-C.
CaboMicro-USB para USB A

Você usará este cabo para conectar seu USB Type-C ConnEx a um PC para alimentação e comunicação (Se o seu SUT tiver uma porta USB A, é aqui que você vai conectá-lo).
Controlador proxy

O USB Type-C ConnEx pode ser controlado usando um proxy para executar os testes se o SUT não tiver uma porta USB A. O controlador proxy deve ser um PC desktop secundário ou um laptop.

O controlador proxy comunica (com um SUT móvel) com o microcontrolador para carregar o firmware usando uma porta USB secundária.

Requisitos de hardware para versões mais antigas

Para executar os procedimentos de teste de interoperabilidade USB Type-C usando USB Type-C ConnEx Versão 2, você precisa:

Sistema em teste (SUT)

Desktops, laptops, tablets, servidores ou telefones com pelo menos uma porta USB Type-C exposta.
Arduino Mega 2560 R3

Arduino Mega 2560 R3 é usado como microcontrolador para a configuração de teste.
Adaptador de alimentação para o Arduino Mega 2560 R3 microcontrolador.
USB Type-C ConnEx

O escudo tem uma porta USB Type-C macho (rotulada J1) à qual o SUT está conectado. O escudo também tem outras quatro portas USB (rotuladas J2, J3, J4, J6) às quais podem ser conectados dispositivos que atuam como periféricos para o SUT. O escudo monitora a amperagem e a tensão que estão sendo extraídas do SUT. Você pode comprar esta placa de MCCI ou JJG Technologies.
cabo USB A para B

Você usará este cabo para conectar um PC ao microcontrolador a fim de atualizar o firmware no microcontrolador para executar testes.
dispositivos USB periféricos

Qualquer dispositivo USB com uma porta USB Type-C que possa ser ligado ao SUT. Esta categoria inclui dispositivos USB tradicionais e outros dispositivos que suportam os modos acessório e alternativo, conforme definido na especificação USB Type-C.
carregador USB

USB Type-C que suporta os requisitos atuais de USB Type-C e, opcionalmente, USB Power Delivery. Você também precisa de um carregador de Micro-B USB para J6.
Controlador de proxy

O USB Type-C ConnEx pode ser controlado usando um proxy para executar os testes. O controlador proxy pode ser uma destas entidades:
- PC desktop secundário ou um laptop.
  
  O controlador proxy se comunica com um SUT móvel, o microcontrolador para carregar o firmware.
- SUT usando uma porta USB secundária.
- SUT usando uma tomada de áudio de 3,5 mm.
  
  Nesta configuração, você precisa:
  - Escudo DTMF para executar testes em SUTs com uma única porta USB Type-C. DTMF fornece a capacidade de controlar o escudo a partir de um dispositivo de porta única com uma tomada de áudio após o flash inicial do firmware ter sido concluído.
  - Cabo de áudio macho a macho de 4 pinos usado para conectar a placa DTMF ao SUT. Isso permite que o SUT controle o escudo Type-C USB durante os testes.

Requisitos de software

Certifique-se de que cumpre estes requisitos:

Seu SUT deve ter a versão do sistema operacional Windows com a qual você deseja testar a interoperabilidade.
O controlador proxy deve estar executando o Windows 10.
Faça o download e instale o pacote de software MUTT mais recente no controlador proxy. O pacote é um conjunto de ferramentas usadas para executar testes com USB Type-C ConnEx. Ele inclui utilitários para atualizar o firmware, alternar entre as portas periféricas e enviar solicitações para simular casos de teste. Ele também contém pacotes de driver de teste que testam a funcionalidade dos barramentos, seu controlador e dispositivos conectados ao barramento.
Para sistemas baseados em UCSI, recomendamos fortemente testes com algumas configurações adicionais para ajudar a descobrir bugs de firmware UCSI. Essa configuração tornará os problemas de firmware UCSI detetáveis e é altamente recomendada apenas para fins de teste. Consulte Depuração de falhas de firmware USCI nesta postagem do blog.
A instalação das ferramentas de teste requer uma janela de comando elevada.

Para abrir uma janela de comando elevada, o utilizador deve ser membro do grupo Administradores no controlador proxy. Para abrir uma janela do Prompt de Comando em modo elevado, crie um atalho no ambiente de trabalho para Cmd.exe, selecione e mantenha pressionado (ou clique com o botão direito do rato) o atalho Cmd.exe e selecione Executar como administrador.

Ferramentas USB Type-C ConnEx

Aqui estão as ferramentas no pacote de software MUTT que são específicas para USB Type-C ConnEx

Ferramenta	Descrição
ConnExUtil.exe	Ferramenta de linha de comando para utilizar os recursos USB Type-C ConnEx.
CxLoop.cmd	Conecta e desconecta cada porta uma vez.
CxStress.cmd	Roteiro de estresse randomizado.
CxPower.cmd	Captura dados de energia (tensão e amperagem) durante um período de tempo e envia a saída para um arquivo CSV.

Para obter informações sobre todas as outras ferramentas, consulte Ferramentas no pacote de software MUTT.

Introdução à versão mais recente

Siga este procedimento para configurar seu ambiente de teste.

(foto da nova configuração)

A configuração será semelhante a esta imagem. Observe que a porta Micro-USB no dispositivo fornece controle sobre USB Type-C ConnEx quando conectado a um PC.

Nestas etapas, você conectará as peças de hardware, atualizará o firmware no microcontrolador e validará a instalação.

Conecte o micro-usb na parte traseira do ConnEx e o USB A no controlador proxy (SUT, se disponível).
Atualize o dispositivo com o firmware USB Type-C ConnEx.
- Abra uma janela elevada do Prompt de Comando.
- Navegue até o local do pacote de software MUTT, como C:\Program Files (x86)\USBTest\<arch>.
- Execute o seguinte comando:
  
  ConnExUtil.exe –AtualizarFirmware
Conecte o SUT usando o cabo Type-C USB conectado na parte traseira do dispositivo.
Conecte os periféricos às portas USB rotuladas J2, J3, J4, J6.
Certifique-se de que o dispositivo é reconhecido pelo Gerenciador de dispositivos em seu controlador proxy (UT, se disponível).

Introdução às versões mais antigas

Siga este procedimento para configurar seu ambiente de teste.

Diagrama da configuração de USB Type-C ConnEx.

A configuração deve ser semelhante a esta imagem. Observe que a porta USB Type-C no microcontrolador fornece controle sobre USB Type-C ConnEx quando conectado a um PC.

Nestas etapas, você conectará as peças de hardware, atualizará o firmware no microcontrolador e validará a instalação. O escudo DTMF fornece controle sobre USB Type-C ConnEx quando conectado à porta de áudio de um telefone ou tablet.

Ligue o microcontrolador à placa USB Type-C.

Se o USB Type-C ConnEx não vier montado, continue com a etapa 1. Se o seu USB Type-C ConnEx tiver sido montado, prossiga para o passo 2.

Atenção

Esta etapa deve ser realizada com cuidado, pois os pinos se dobram facilmente.
1. Alinhe os pinos da blindagem Type-C USB com os recetores no microcontrolador, certificando-se de que as placas estão niveladas umas às outras.
2. Pressione suavemente as duas placas juntas. Tenha cuidado para não dobrar os pinos no escudo.
  
  A sua unidade montada deve ser semelhante a esta imagem:
Alimente o USB Type-C ConnEx a partir do microcontrolador acoplado, utilizando ou o USB Type-B (conectado ao controlador proxy) ou um adaptador de alimentação externo. O visor LCD é semelhante a esta imagem:

Após cinco segundos, o visor LCD mostra a corrente e a tensão.

Se não vir o ecrã como mostrado na imagem anterior, certifique-se de ter montado a unidade corretamente.
Atualize o microcontrolador com o firmware USB Type-C ConnEx.
- Abra uma janela elevada do Prompt de Comando.
- Navegue até o local do pacote de software MUTT, como C:\Program Files (x86)\USBTest\<arch>.
- Execute o seguinte comando:
  
  MuttUtil.exe –UpdateTabFirmware
Conecte o SUT à porta USB macho Type-C (rotulada como J1) na placa.

Cuidado o conector J1 requer suporte adicional ao conectar o SUT. O conector não é resistente o suficiente para sustentar o peso de um dispositivo ou por si só.
Conecte os periféricos às portas USB rotuladas J2, J3, J4, J6.
Conecte o controlador proxy ao microcontrolador.
- Se o controlador proxy for um PC desktop ou laptop, estabeleça conexão via USB. Conecte a porta USB Type-B no microcontrolador a uma porta USB no controlador proxy, como mostrado na imagem anterior.
- Se o controlador proxy for um SUT móvel, estabeleça conexão usando a porta de áudio. Para essa conexão, você precisa do escudo DTMF.
  1. Conecte o escudo DTMF à unidade montada, conforme mostrado nesta imagem:
  2. Conecte a porta de áudio do escudo à porta de áudio do SUT usando um cabo de áudio macho para macho de 4 pinos.
    
    Sua configuração deve ser semelhante a esta imagem:
Certifique-se de que o USB Type-C ConnEx é reconhecido pelo Gestor de Dispositivos no controlador proxy.
1. Clique com o botão direito do rato no botão Iniciar na barra de tarefas e selecione Gestor de Dispositivos.
2. Expanda o nó Portas (COM & LPT) e anote a porta COM usada pelo microcontrolador. Neste exemplo, ele está conectado ao COM 4.

ConnExUtil.exe

Aqui estão as opções de linha de comando que ConnExUtil.exe suporta para controlar a placa USB Type-C ConnEx.

Caso de uso	Opção	Descrição
Descoberta de Dispositivos Listar todos os dispositivos conectados ao USB Type-C ConnEx	/list	Para dispositivos conectados por USB, essa opção lista o caminho da instância do dispositivo. Para dispositivos de áudio conectados, mostra Audio. Para visualizar dispositivos de áudio, use-o em combinação com o parâmetro /all. Listas com índice baseado em 1 que pode ser usado para entrada no parâmetro /#.
Seleção de Dispositivos Selecione todos os dispositivos conectados a USB Type-C ConnEx, incluindo áudio.	/todos os	Opcional. Sem esse parâmetro, o utilitário aborda dispositivos conectados por USB. Use este parâmetro somente se um dispositivo conectado de áudio estiver em uso. A descoberta de áudio é demorada e desativada por padrão.
Seleção de Dispositivos Selecione um dispositivo específico conectado ao USB Type-C ConnEx 'n'.	/# n	Opcional. Input n é um índice baseado em 1 dos dispositivos disponíveis conectados ao USB Type-C ConnEx que pode ser visualizado usando o parâmetro /list. Sem esse parâmetro, o comportamento padrão é executar cada comando em todas as placas USB Type-C ConnEx.
Comando de Dispositivo	/setPortp	Alterne para a porta especificada p. Conecte uma porta especificando o número (1 – 4) ou o nome (J2, J3, J4, J6). 0 desconecta todas as portas.
Comando do Dispositivo	/getPort	Leia a porta atualmente conectada.
Comando do Dispositivo Leia as informações de amperagem/tensão.	/volts /amps /version	Leia a tensão atual. Leia a amperagem atual. Leia a versão do dispositivo.
Comando do dispositivo Ative o SuperSpeed.	/SuperSpeedOn	Habilita SuperSpeed globalmente para conexões atuais e futuras até que um comando /SuperSpeedOff seja enviado. SuperSpeed está ativado por padrão. Se SuperSpeed estiver desativado e a porta 1 ou 2 estiver conectada, esse comando dispara uma reconexão em SuperSpeed.
Comando do Dispositivo Desativar SuperSpeed	/SuperSpeedOff	Desativa o SuperSpeed globalmente para conexões atuais e futuras até que um comando /SuperSpeedOn seja enviado ou o dispositivo seja redefinido. Se SuperSpeed estiver ativado e a porta 1 ou 2 estiver conectada, este comando dispara uma reconexão com linhas SuperSpeed desabilitadas.
Definir atraso de comando	/setDelay	Define o atraso do comando t em segundos. Definir um atraso de comando fará com que o próximo comando /setPort ou /SuperSpeed{On/Off} seja atrasado em t segundos, onde t varia de 0 a 99. Esta é uma configuração pontual; apenas o próximo comando será atrasado. Não há suporte para o envio de vários comandos antes que o temporizador de atraso tenha expirado.
Defina o tempo limite de desconexão em milissegundos	/setDisconnectTimeoutt	Defina um tempo limite de desconexão para o próximo comando /setPort diferente de zero . No próximo evento de conexão, a porta só permanecerá conectada por t milissegundos antes de se desconectar. Esta é uma configuração única, apenas o próximo evento de conexão será automaticamente desconectado. O intervalo permitido é de 0 – 9999 ms.
Comando de Lote: Medições de potência de saída para um ficheiro .csv.	/powercsv	Anexe as medições de potência atuais e a data e hora ao power.csv. A primeira execução cria power.csv. Em execuções subsequentes, acrescenta dados a este ficheiro. Renomeie ou exclua o arquivo para iniciar a captura de novos dados. Cada execução acrescenta uma linha com o seguinte formato: <index>,<tempo>,<volts>,<amperes>. índice é o índice do dispositivo dado por /list, de modo que vários dispositivos podem ser monitorados simultaneamente. tempo é a marca temporal bruta em segundos. volts e amperes são registados com duas casas decimais. Esses dados podem ser capturados por longos períodos de tempo e plotados em um aplicativo de planilha, consulte o script cxpower.cmd.
Comando Batch: Execute o teste de unidade das principais funcionalidades	/teste	Testa todas as principais funcionalidades do dispositivo. Use para validação básica da funcionalidade do dispositivo. Se este comando falhar, ligue o dispositivo e atualize o firmware.
Comando Batch: Demonstração básica da sequência de comutação de portas.	/demod	Percorra todas as portas uma vez, com d segundo de atraso em cada porta. Grava o número da porta, volts e amperes de cada porta em demoresult.txt.

Comandos de exemplo

Ligar a uma porta

connexutil.exe /setport 1

Como alternativa, use o nome da porta conforme impresso na placa:

connexutil.exe /setport J3

Desconecte todas as portas

connexutil.exe /setport 0

Percorrer todas as portas

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

Scripts para controlar a placa USB Type-C ConnEx

Esses scripts exercem a interface de controle suportada pelo ConnExUtil.exe para executar testes sequenciais e de tipo de esforço com o USB Type-C ConnEx através da linha de comando. Todos esses scripts suportam o parâmetro de linha de comando opcional de áudio para indicar que a placa USB Type-C ConnEx está conectada pela interface de áudio de 3,5 mm. Por padrão, eles só tentarão usar placas conectadas por USB.

Sequência simples de ligar e desligar: CXLOOP. CMD

Conecta e desconecta o SUT de e para cada porta (1-4) e pausa em cada porta, solicitando que o testador valide a conexão nessa porta.

Loop aleatório de conexão e desconexão: CXSTRESS. CMD

Conecta e desconecta o SUT de e para cada porta aleatoriamente por um intervalo aleatório de 0,0-5,0 segundos em um loop infinito. Ao se conectar às portas USB Type-C, ele ativará ou desabilitará aleatoriamente a conexão SuperSpeed nessa porta e instruirá aleatoriamente a placa a se desconectar rapidamente nessa porta em algum intervalo aleatório de 0 a 999 ms.

O parâmetro de linha de comando C faz com que o script alterne apenas entre as portas USB Type-C e o estado desconectado. Um parâmetro numérico de linha de comando redefine o intervalo aleatório máximo entre opções do padrão de 5,0 segundos para o valor de entrada em segundos. Os parâmetros podem ser passados em qualquer ordem.

Medição de potência de longa duração: CXPOWER. CMD

Guarda a amperagem e a tensão relatadas pelo USB Type-C ConnEx no arquivo de saída power.csv a cada 2 segundos. Os dados são formatados como variáveis separadas por vírgulas da seguinte forma:

índice,tempo,volts,amperes

índice é o índice de dispositivos fornecido pelo comando ConnExUtil.exe /list para que vários dispositivos possam ser monitorados simultaneamente.

O tempo é o carimbo de data/hora bruto em segundos.

volts e amperes são registados com duas casas decimais.

Após a conclusão da captura, esses dados podem ser pós-processados em gráficos mostrando o consumo de energia ao longo do tempo, por exemplo, o consumo de energia durante um ciclo de carga da bateria. Um parâmetro numérico de linha de comando redefine o intervalo de medição padrão de 2 segundos para o valor de entrada em segundos.

Sobre casos de teste

Os procedimentos de teste de interoperabilidade USB Type-C estão divididos em duas secções: teste funcional (FT) e teste de esforço (ST). Cada seção de teste descreve o caso de teste e identifica a categoria que se aplica ao teste. O produto deve ser testado em relação a toda a categoria aplicável. Certos casos de teste contêm links para sugestões e dicas relevantes para informações adicionais. Esta seção é focada na funcionalidade e experiência do Type-C USB. Uma solução de Type-C USB pode conter outros componentes USB, como um hub USB ou um controlador USB. Os testes detalhados de hubs e controladores USB são abordados nos procedimentos de teste de interoperabilidade xHCI do USB-IF e no Kit de Certificação de Hardware do Windows.

Esses casos de teste são baseados nos comandos ConnExUtil e scripts de exemplo Scripts para controlar a placa USB Type-C ConnEx. Os casos de teste referem-se aos scripts. Personalize os scripts conforme necessário para seu cenário de teste.

Device Enumeration: Confirma que os principais aspetos da enumeração de dispositivos são funcionais.
Negociação de Modo Alternativo: Confirma os modos alternativos suportados.
Carregamento e fornecimento de energia (PD): Confirma o carregamento com USB Type-C.
Troca de Função: Confirma a troca de função.

A secção de testes de carga descreve procedimentos para cenários de sobrecarga e casos limite, que testam a estabilidade do dispositivo durante um certo período de tempo. O teste de esforço requer um dispositivo personalizado (o SuperMUTT) para validação de USB legado (exceto USB Type-C). Testes adicionais e automação podem ser alcançados com o próximo dispositivo de teste de Type-C USB.

Device Enumeration: Confirma que os principais aspetos da enumeração de dispositivos são funcionais.
Carregamento e fornecimento de energia (PD): Confirma o carregamento com USB Type-C.

FT Caso 1: Enumeração de dispositivos

Diagrama de FT Caso 1: enumeração de dispositivos.