Oszilloskoptechnik Schnelle Verifikation von USB-2.0-Schnittstellen

Für die Oszilloskope der Serie R&S RTO von Rohde & Schwarz gibt es jetzt eine Software, die aus den Scopes eine automatische Testlösung für die schnelle Verifikation von USB-2.0-Schnittstellen entsprechend des USB Implementers Forums macht.

Keine andere Schnittstelle hat bei mobilen Endgeräten, elektronischen Konsumgütern und Industrieprodukten so stark Einzug gehalten wie USB. USB-2.0-Schnittstellen übertragen Daten im Highspeed (HS) Mode mit 480 Mbps. In der PC-Welt, in der die USB-Schnittstelle ihren Ursprung hat, ist mittlerweile der USB-3.0-Standard mit 5 Gbps (Superspeed Mode) etabliert. Für viele mobile Anwendungen in PC-Peripherie-Devices und Geräten und Anlagen in der Industrie, Medizin oder dem A&D-Umfeld ist die USB-2.0-Datenrate jedoch völlig ausreichend - daher verbreitet sich der Einsatz von USB-2.0-Schnittstellen in diesen Bereichen immer weiter.

Der USB-2.0-Standard wurde bereits im Jahr 2000 veröffentlicht, entsprechend stabil und technologisch ausgereift sind die am Markt erhältlichen USB-2.0-Bausteine. Die Herausforderung für den Entwickler besteht in der Integration dieser Bausteine auf den Leiterplatten und in den Endgeräten. So kann zum Beispiel eine ungenügende Isolierung gegenüber anderen Baugruppen zu Masserückkopplungen oder Übersprechen führen, die die Funktion der USB-Schnittstelle beeinträchtigen. Zur Fehlersuche und zu Stabilitätstests bei der Inbetriebnahme von USB-Schnittstellen sind Entwickler daher auf Testlösungen angewiesen, die sich an die Standards halten. Die USB-Standard-Organisation, das USB Implementers Forum (USB-IF), hat dazu einen Testprozess mit entsprechenden Konformitätsmessungen definiert, um ein fehlerfreies Interagieren verschiedenster Geräte mit USB-Schnittstellen zu garantieren. Soll ein Produkt sogar das USB-Logo führen, ist das erfolgreiche Bestehen des USB-IF-Konformitätstests Voraussetzung für die Zertifizierung.

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Schritt für Schritt durch die Konformitätsmessung

Schritt für Schritt durch die Konformitätsmessung

Automatische Konformitätstests

Automatische USB-Testlösungen erleichtern die Vorbereitung für den Konformitätstest, der meist von zertifizierten Testlaboren durchgeführt wird. Für zuverlässige Ergebnisse sorgt dabei die hohe Messgenauigkeit der R&S-RTO-Oszilloskope von Rohde & Schwarz. Für den Test von USB-Schnittstellen mit der HS-Mode-Datenrate von 480 Mbps eignen sich vor allem das R&S RTO1024 (2 GHz Bandbreite) oder das R&S RTO1044 (4 GHz). Dazu bietet Rohde & Schwarz nun die R&S-ScopeSuite-Software an, die den Anwender Schritt für Schritt durch die Konformitätstest-Messabläufe führt, das Oszilloskop konfiguriert, Messungen automatisch durchführt und Ergebnisse in einem Messprotokoll übersichtlich zusammenfasst. Die dazugehörige Software-Option R&S RTO-K21 umfasst USB-2.0-Konformitätstests für USB-Devices, -Hubs und -Hosts. Für die Verbindung des Testobjektes zu dem Oszilloskop bietet Rohde & Schwarz das Test Fixture Set R&S RT-ZF1 an, das für USB-2.0-Signalqualitäts- und -Legacy-Tests für USB 1.1 und USB 1.0 anwendbar ist.

Der Testaufbau

Der Testaufbau ist abhängig davon, ob ein USB-Device, -Host oder -Hub getestet wird und welcher Speed Mode für den Konformitätstest gewählt ist. Für die einzelnen Tests befinden sich auf den Test Fixture Boards (Signal Quality Board und Load Board) unterschiedliche Sektionen für die richtige Testverbindung.

Bild 1 zeigt den Testaufbau für einen HS Device Signal Quality (SQ) Test. Die PC-Software R&S ScopeSuite steuert das RTO-Oszilloskop, das über einen differentiellen Tastkopf und das Test Fixture Board mit dem USB Test Device (DUT) verbunden ist. Für die Konfiguration des entsprechenden Testzustands ist die USB-IF-Software »HS Electrical Test Tool« nötig. Diese Software sollte auf einem separaten PC betrieben werden, weil sie den USB Stack während des Betriebs umstellt.

Die R&S ScopeSuite steuert die Messeinstellungen und den Messablauf des Oszilloskops über dessen LAN-Schnittstelle. Vor Testbeginn kann der Anwender die Benutzerdaten sowie alle Einstellungen zum Messaufbau und -protokollformat definieren und mit dem Limit Editor standardspezifische Testgrenzen individuell anpassen. Nun führt die R&S ScopeSuite den Anwender entsprechend des Messaufbaus durch alle ausgewählten Konformitätstests. Die detaillierte und bildgestützte Anleitung erleichtert die richtige Kontaktierung des Oszilloskops und der Tastköpfe mit der Test Fixture und dem Messobjekt.