一種USB鏈路的信號完整性測試設備、系統及方法與流程
2023-05-23 19:09:21 3
本發明涉及計算機技術領域，特別涉及一種USB鏈路的信號完整性測試設備、系統及方法。
背景技術：
USB(Universal Serial Bus，通用串行總線)是一個外部總線標準，用於實現計算機與外部設備的連接和通訊。隨著計算機技術的快速發展，數據的傳輸速率越來越高，目前USB鏈路的傳輸速率已經達到5Gbps，因此在USB鏈路上的信號完整性問題也隨之增大。
目前，可以通過示波器來測試USB鏈路的信號完整性，該測試方式是將示波器的測試探頭連接到USB鏈路的待測試端，並將數據輸入到USB鏈路上進行傳輸，在傳輸到待測試端時，示波器可以根據探測到的數據形成相應波形，用戶通過觀察示波器中的波形來確定信號是否完整。
由於現有技術中需要人為觀察的方式來確定信號的完整性，因此，準確度較低。
技術實現要素：
本發明實施例提供了一種USB鏈路的信號完整性測試設備、系統及方法，以提高信號完整性測試的準確度。
第一方面，本發明一個實施例提供了一種USB鏈路的信號完整性測試設備，所述USB鏈路包括：USB控制器、以及與所述USB控制器分別連接的第一埠和第二埠；所述測試設備包括：碼型發生器和碼型檢測器；
所述碼型發生器與所述第一埠連接，所述碼型檢測器與所述第二埠連接；
所述碼型發生器，用於生成設定碼型的標準編碼，通過所述第一埠向所述USB控制器發送所述標準編碼，以使所述USB控制器通過所述第二埠輸出參考編碼；
所述碼型檢測器，用於根據所述USB控制器當前設置的工作模式，以及根據所述工作模式確定所述第二埠所需輸出的測試編碼，並接收所述第二埠輸出的所述參考編碼，並對所述參考編碼和所述測試編碼進行對比，根據對比結果確定所述USB鏈路的信號完整性。
優選地，所述碼型檢測器，具體用於在確定所述工作模式包括Loopback模式時，確定所述測試編碼包括所述標準編碼。
優選地，所述設定碼型包括：二進位、八進位、十進位和十六進位中的一種。
優選地，所述第一埠包括：接收RX埠或發送TX埠；
所述第二埠包括：TX埠或RX埠。
第二方面，本發明另一個實施例還提供了一種USB鏈路的信號完整性測試系統，包括：上述任一實施例所述的測試設備和USB鏈路，其中，
所述USB鏈路包括：USB控制器、以及與所述USB控制器分別連接的第一埠和第二埠；
所述USB鏈路，用於設置所述USB控制器的工作模式；以及從所述第一埠接收所述測試設備發送的標準編碼，並根據所述工作模式和所述標準編碼從所述第二埠輸出參考編碼至所述測試設備。
優選地，所述USB鏈路，具體用於在設置所述USB控制器的工作模式包括Loopback模式時，將未經處理的編碼作為所述參考編碼從所述第二埠輸出至所述測試設備。
優選地，所述USB控制器包括：USB2.0控制器或USB3.0控制器。
第三方面，本發明又一個實施例還提供了一種USB鏈路的信號完整性測試方法，該方法包括：
將測試設備中的碼型發生器與所述USB鏈路中的第一埠連接，將所述測試設備中的碼型檢測器與所述USB鏈路中的第二埠連接；
對所述USB鏈路中的USB控制器的工作模式進行設置；
利用所述碼型發生器生成設定碼型的標準編碼，通過所述第一埠向所述USB控制器發送所述標準編碼；
利用所述USB控制器根據設置的所述工作模式和所述標準編碼，從所述第二埠輸出參考編碼至所述碼型檢測器；
利用所述碼型檢測器確定所述USB控制器當前設置的所述工作模式，並根據所述工作模式確定所述第二埠所需輸出的測試編碼，並接收所述第二埠輸出的所述參考編碼；並對所述參考編碼和所述測試編碼進行對比，根據對比結果確定所述USB鏈路的信號完整性。
優選地，所述工作模式包括：Loopback模式；
所述確定所述USB控制器當前設置的所述工作模式，並根據所述工作模式確定所述第二埠所需輸出的測試編碼，包括：在確定所述USB控制器當前設置的所述工作模式包括Loopback模式時，確定所述第二埠所需輸出的測試編碼包括所述標準編碼。
優選地，所述對所述參考編碼和所述測試編碼進行對比，根據對比結果確定所述USB鏈路的信號完整性，包括：
對比所述參考編碼是否和所述測試編碼一致；若對比結果中包括所述參考編碼和所述測試編碼一致，則確定所述USB鏈路的信號完整；若對比結果中包括所述參考編碼和所述測試編碼不一致，則確定所述USB鏈路的信號不完整。
本發明實施例提供了一種USB鏈路的信號完整性測試設備、系統及方法，通過將測試設備中的碼型發生器與待測試的USB鏈路中的第一埠連接，將測試設備中的碼型檢測器與待測試的USB鏈路中的第二埠連接；由碼型發生器生成設定碼型的標準編碼並發送到與第一埠連接的USB控制器，由於USB控制器設置的工作模式不同，那麼會針對輸入的標準編碼從第二埠輸出不同的參考編碼，由於在USB鏈路正常的情況下，可以根據USB控制器設置的工作模式和輸入的標準編碼預測出輸出的測試編碼，因此，利用碼型檢測器對參考編碼和測試編碼進行對比，從而可以根據對比結果確定出USB鏈路的信號完整性，本方案相對於現有技術中人為觀察的方式，大大提高了信號完整性測試的準確度。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明一個實施例提供的一種USB鏈路的信號完整性測試設備的結構示意圖；
圖2是本發明一個實施例提供的一種USB控制器在Loopback模式下工作的示意圖；
圖3是本發明一個實施例提供的一種USB鏈路的信號完整性測試系統的結構示意圖；
圖4是本發明一個實施例提供的一種USB鏈路的信號完整性測試方法的流程圖；
圖5是本發明一個實施例提供的另一種USB鏈路的信號完整性測試方法的流程圖。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
如圖1所示，本發明實施例提供了一種USB鏈路的信號完整性測試設備，該USB鏈路的信號完整性測試設備，包括：碼型發生器101和碼型檢測器102；其中，
所述USB鏈路包括：USB控制器、以及與所述USB控制器分別連接的第一埠和第二埠；
所述碼型發生器與所述第一埠連接，所述碼型檢測器與所述第二埠連接；
所述碼型發生器，用於生成設定碼型的標準編碼，通過所述第一埠向所述USB控制器發送所述標準編碼，以使所述USB控制器通過所述第二埠輸出參考編碼；
所述碼型檢測器，用於根據所述USB控制器當前設置的工作模式，以及根據所述工作模式確定所述第二埠所需輸出的測試編碼，並接收所述第二埠輸出的所述參考編碼，並對所述參考編碼和所述測試編碼進行對比，根據對比結果確定所述USB鏈路的信號完整性。
可見，根據本發明提供的上述實施例，通過將測試設備中的碼型發生器與待測試的USB鏈路中的第一埠連接，將測試設備中的碼型檢測器與待測試的USB鏈路中的第二埠連接；由碼型發生器生成設定碼型的標準編碼並發送到與第一埠連接的USB控制器，由於USB控制器設置的工作模式不同，那麼會針對輸入的標準編碼從第二埠輸出不同的參考編碼，由於在USB鏈路正常的情況下，可以根據USB控制器設置的工作模式和輸入的標準編碼預測出輸出的測試編碼，因此，利用碼型檢測器對參考編碼和測試編碼進行對比，從而可以根據對比結果確定出USB鏈路的信號完整性，本方案相對於現有技術中人為觀察的方式，大大提高了信號完整性測試的準確度。
在本發明一個實施例中，為了實現標準編碼能夠從碼型發生器中傳輸到USB鏈路，以及再從USB鏈路中傳輸回碼型檢測器，該設定碼型可以包括：二進位、八進位、十進位和十六進位中的一種。
由於在數據鏈路的傳輸過程中，二進位運算規則簡單，因此，本實施例以碼型發生器生成二進位的標準編碼為例進行說明。
在本發明一個實施例中，還可以對標準編碼的長度進行設置，其中，該標準編碼的長度可以由測試人員設置，也可以由碼型發生器隨機生成。例如，測試人員可以設置該標準編碼的長度為7位。
在本發明一個實施例中，在確定了標準編碼的設定碼型以及標準編碼的長度之後，還可以對標準編碼的內容進行設置。為了測試過程的簡便，測試人員可以直接設置碼型發生器生成固定的標準編碼，以保證每一次利用該測試設備對不同的USB鏈路進行測試時，均可以使碼型發生器生成該固定的標準編碼發送給USB鏈路的第一埠。例如，該固定的標準編碼為0110101。
需要說明的，由於碼型檢測器需要根據碼型發生器生成的標準編碼，以及根據USB控制器的工作模式，進行碼型檢測，因此，碼型發生器在生成標準編碼之後，需要將生成的該標準編碼發送給碼型檢測器，且碼型發生器生成的標準編碼需能夠被碼型檢測器識別。
在本發明一個實施例中，由於在USB控制器設置的工作模式不同時，針對輸入的標準編碼實際所輸出的參考編碼也不同，因此，所述碼型檢測器在對輸出的參考編碼進行檢測時，需要根據USB控制器設置的工作模式預測出在USB鏈路正常的情況下，USB鏈路的第二埠輸出的測試編碼，通過對比該測試編碼和參考編碼，確定USB鏈路的信號完整性。
其中，USB控制器的工作模式至少可以包括以下兩種：
1、Loopback模式；
2、正常模式。
下面分別針對上述每一種工作模式，對碼型檢測器的工作原理進行詳細說明。
針對上述工作模式1：
USB控制器的Loopback模式是指：USB鏈路一端所接收的數據經過USB控制器時，USB控制器不經過處理直接環回到USB鏈路另一端輸出。
例如，在Loopback模式下，USB鏈路的第一埠接收碼型發生器生成的標準編碼是0110101，在該工作模式下編碼經過USB控制器時不經過處理直接環回到USB鏈路的第二埠輸出參考編碼至碼型檢測器。碼型檢測器在對輸出的參考編碼進行檢測時，USB控制器在Loopback模式預測出在USB鏈路正常的情況下，USB鏈路的第二埠輸出的測試編碼是0110101。若碼型檢測器接收的參考編碼也是0110101，則USB鏈路的信號完整；若碼型檢測器接收的參考編碼不是0110101，則USB鏈路的信號不完整。例如：碼型檢測器接收到參考編碼可以是0101101、1010110等，均與測試編碼不同，表徵USB鏈路的信號不完整。
在USB控制器Loopback模式下，數據經過USB控制器時不經過處理，直接由第一埠環回到第二埠輸出，可排除因USB控制器故障造成的影響。
針對上述工作模式2：
USB控制器的正常模式是指：USB鏈路一端所接收的數據經過USB控制器時經過一系列處理後再經USB鏈路另一端輸出。
其中，對於USB控制器的正常模式所進行的處理過程是已知的，碼型檢測器可以根據該正常模式以及輸入的標準編碼，預測到輸出的測試編碼是怎樣的，從而可以實現測試編碼與參考編碼的檢測。
例如，該正常模式對應的處理過程是將輸入的標準編碼進行反轉，碼型發生器生成的標準編碼為0110101，該標準編碼輸入到USB鏈路的第一埠，在USB控制器正常模式下，USB控制器將標準編碼進行反轉處理，生成參考編碼從USB鏈路的第二埠輸出，碼型檢測器接收到該參考編碼。碼型檢測器可以根據USB控制器的正常模式以及標準編碼，可以預測出若USB鏈路正常情況下，USB鏈路的第二埠輸出的測試編碼應該是1001010。若碼型檢測器接收的參考編碼是1001010，則USB鏈路的信號完整；若碼型檢測器接收的參考編碼不是1001010，則USB鏈路的信號不完整。
在USB控制器正常模式下，只需要碼型發生器生成編碼，並通過對比碼型檢測器預測USB鏈路輸出的測試編碼和接收的參考編碼就可以判斷出USB鏈路信號的完整性，不僅方便快捷，並且不會對USB鏈路造成破壞。
在本發明一個實施例中，USB鏈路包括的兩個埠一般為RX(接收)埠和TX(發送)埠，正常情況下，數據從TX埠輸入到USB鏈路，從RX埠輸出，為了測試USB鏈路的信號完整性，該USB鏈路的第一埠和第二埠分別存在如下兩種情況：
第一種情況：第一埠是RX埠，則第二埠是TX埠。
此時，USB鏈路與測試設備的連接方式為：碼型發生器與USB鏈路中的RX埠連接，碼型檢測器與所述USB鏈路中的TX埠連接。這種情況是檢測USB鏈路中RX端鏈路的信號完整性。
第二種情況：第一埠是TX埠，則第二埠是RX埠。
此時，USB鏈路與測試設備的連接方式為：碼型發生器與USB鏈路中的TX埠連接，碼型檢測器與所述USB鏈路中的RX埠連接。這種情況是檢測USB鏈路中TX端鏈路的信號完整性。
如圖3所示，本發明實施例提供了一種USB鏈路的信號完整性測試系統，該系統包括：上述任一所述的測試設備和USB鏈路，其中，
所述USB鏈路包括：USB控制器301、以及與所述USB控制器分別連接的第一埠302和第二埠303；
所述USB鏈路，用於設置所述USB控制器的工作模式；以及從所述第一埠接收所述測試設備發送的標準編碼，並根據所述工作模式和所述標準編碼從所述第二埠輸出參考編碼至所述測試設備。
在本發明一個實施例中，由於在USB鏈路中，USB控制器設置的工作模式不同時，針對輸入的標準編碼實際所輸出的參考編碼也不同。
其中，該USB控制器的工作模式至少可以包括如下兩種：
1、1、Loopback模式；
2、正常模式。
對於上述兩種工作模式，碼型檢測器的工作原理與上述實施例相同，在此本實施例不作贅述。
在本發明一個實施例中，為了實現碼型檢測器對USB鏈路的信號完整性進行檢測，USB鏈路中包括的USB控制器需要能夠設置相應的工作模式，因此，對於USB控制器至少可以包括：USB2.0控制器或USB3.0控制器。
如圖4所示，本發明實施例提供了一種USB鏈路的信號完整性測試方法，該方法可以包括以下步驟：
步驟401：將測試設備中的碼型發生器與所述USB鏈路中的第一埠連接；將所述測試設備中的碼型檢測器與所述USB鏈路中的第二埠連接。
步驟402：對所述USB鏈路中的USB控制器的工作模式進行設置。
步驟403：利用所述碼型發生器生成設定碼型的標準編碼，通過所述第一埠向所述USB控制器發送所述標準編碼。
步驟404：利用所述USB控制器根據設置的所述工作模式和所述標準編碼，從所述第二埠輸出參考編碼至所述碼型檢測器。
步驟405：利用所述碼型檢測器確定所述USB控制器當前設置的所述工作模式，並根據所述工作模式確定所述第二埠所需輸出的測試編碼，並接收所述第二埠輸出的所述參考編碼；並對所述參考編碼和所述測試編碼進行對比，根據對比結果確定所述USB鏈路的信號完整性。
在本發明一個實施例中，由於在USB鏈路中，USB控制器設置的工作模式不同時，針對不同的工作模式USB鏈路第二埠所需輸出的測試編碼也不同。
其中，該USB控制器的工作模式至少可以包括如下兩種：
1、1、Loopback模式；
2、正常模式。
對於上述兩種工作模式，碼型檢測器的工作原理與上述實施例相同，在此本實施例不作贅述。
下面以USB控制器的工作模式為Loopback模式，以及第一埠為RX埠，第二埠為TX埠為例，對本發明實施例的USB鏈路的信號完整性測試方法進行詳細說明。
如圖5所示，本發明一個實施例提供了一種USB鏈路的信號完整性測試方法，該方法可以包括以下步驟：
步驟501：將測試設備中的碼型發生器與USB鏈路中的RX埠連接。
步驟502：將所述測試設備中的碼型檢測器與所述USB鏈路中的TX埠連接。
步驟503：對所述USB鏈路中的USB控制器設置為Loopback模式。
在本實施例中，將USB控制器設置為Loopback模式，在該工作模式下，USB鏈路的RX埠接收到的編碼不經過處理將直接環回到USB鏈路的TX埠輸出參考編碼至碼型檢測器。此步驟保證了標準編碼經過RX鏈路後生成的參考編碼不會發生改變。
步驟504：利用所述碼型發生器生成設定碼型的標準編碼，通過所述RX埠向所述USB控制器發送所述標準編碼。
在該步驟中，設定碼型發生器生成的標準編碼為二進位的編碼0110101。
步驟505：利用所述USB控制器根據設置的所述工作模式和所述標準編碼，從所述第二埠輸出參考編碼至所述碼型檢測器。
步驟506：利用所述碼型檢測器確定所述USB控制器當前設置的所述工作模式，並根據所述工作模式確定所述第二埠所需輸出的測試編碼，並接收所述第二埠輸出的所述參考編碼。
步驟507：對所述參考編碼和所述測試編碼進行對比，若對比結果中包括所述參考編碼和所述測試編碼一致，執行步驟508；若對比結果中包括所述參考編碼和所述測試編碼不一致，執行步驟509。
步驟508：確定所述USB鏈路的信號完整，並結束當前流程。
步驟509：確定所述USB鏈路的信號不完整，對USB鏈路進行更改或優化後執行步驟501。
在本實施例中，碼型發生器生成的標準編碼為0110101，因為USB控制器的工作模式為Loopback模式，所以碼型檢測器預測的測試編碼為0110101。因此，若碼型檢測器輸出的參考編碼是0110101，則USB鏈路的信號完整；若碼型檢測器輸出的參考編碼不是0110101，則USB鏈路的信號不完整，需要對USB鏈路進行更改或優化。
根據上述方案，本發明的各實施例，至少具有如下有益效果：
1、在本發明實施例中，通過將測試設備中的碼型發生器與待測試的USB鏈路中的第一埠連接，將測試設備中的碼型檢測器與待測試的USB鏈路中的第二埠連接；由碼型發生器生成設定碼型的標準編碼並發送到與第一埠連接的USB控制器，由於USB控制器設置的工作模式不同，那麼會針對輸入的標準編碼從第二埠輸出不同的參考編碼，由於在USB鏈路正常的情況下，可以根據USB控制器設置的工作模式和輸入的標準編碼預測出輸出的測試編碼，因此，利用碼型檢測器對參考編碼和測試編碼進行對比，從而可以根據對比結果確定出USB鏈路的信號完整性，本方案相對於現有技術中人為觀察的方式，大大提高了信號完整性測試的準確度。
2、在本發明實施例中，採用將USB鏈路中USB控制器的工作模式設置為Loopback模式，使USB鏈路的第一埠接收到的編碼不經過處理直接環回到USB鏈路的第二埠輸出參考編碼至碼型檢測器，可以直接與標準編碼進行對比，不會造成人為誤差，能夠簡便有效的得到USB鏈路傳輸信號的完整性。
3、在本發明實施例中，可以採用二進位、八進位、十進位或十六進位碼型的編碼進行測試，由於這些碼型的編碼在傳輸過程中更加簡單，且可以被設備識別，因此，提高了測試設備的檢測效率。
4、在本發明實施例中，可以對USB2.0、USB3.0等各類型的USB鏈路進行測試，並且對USB鏈路的RX端和TX端均可以測試，具有廣泛的適用範圍。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個······」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同因素。
本領域普通技術人員可以理解：實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬體來完成，前述的程序可以存儲在計算機可讀取的存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：ROM、RAM、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質中。
最後需要說明的是：以上所述僅為本發明的較佳實施例，僅用於說明本發明的技術方案，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍內。