Granite River Labs, GRL
Wing Tseng 曾威華
本篇文章將針對 USB 3.2 Framework 及 Interoperability 測試進行介紹，這兩部分屬於協議層（Protocol Layer）及功能性（Functional） 的測試。
USB 3.2 框架測試（Framework）
Framework 測試因為主要的測試項目皆為 TD 9.X 開頭，所以我們說的 Chapter9 或 CV 測試也是在指 Framework 測試。使用的軟體工具是 USB-IF 協會提供的 Command Verifier，目前 CV 工具有 USB30CV、USB20CV、HUB30CV、XHCICV、EHCICV 和 MHU3CV。
一個待測物需要測試其最高速及 High Speed、Full Speed 的 Chapter9，另外還需測試該待測物的 Device Class Test，接著我們將對最常見的 Chapter9 測試做介紹。USB 裝置狀態被分類為以下幾種：
表 1
連接 USB3.2 主機（Host）和裝置（Device）後會互相向對方請求許多描述（Descriptor），在請求這些 Descriptor 時會用到 Setup Packet，Setup Packet 的組成整理如下：
表 2
bRequest 的標準裝置請求（Standard Device Requests）整理如下表：
表 3
在 Framework 測試中，測試目的為待測物的韌體宣告是否正確及小部分的 Function 測試（如：Function Remote Wakeup 和 Enumeration 測試），測試軟體會對我們的待測物發送不同的 bRequest 及 Function 的測試，即可比對待測物的宣告是否如實際狀況相同。當中幾個常見的測試失敗有：U1 及 U2 沒開啟、Self-Power 或 Bus-Power 宣告錯誤、bcdUSB 的版本命名宣告錯誤。
USB3.2 Interoperability 測試
在 USB3.2 產品拿認證的測試當中，一定會需要測試產品的功能性，這是 IOP 測試（Interoperability）的目的。測試原理就是將待測物與 Gold Tree 連接之後，進行整個 Gold Tree 及待測物的功能性驗證，若整個 Gold Tree 及待測物的功能性都能夠正常運作，則代表通過此測試。
因 USB 介面最多可以接 5 層 Hub，所以 Gold Tree 的設計都是在這樣的環境下做測試。下圖為USB3.2 Gen2 Peripheral 的 Modified IOP 測試環境範例：
圖 1
接著就可利用 IOP 環境圖來測試待測物的功能性，測試步驟整理如表四：
表 4
以 USB3.2 Gen2 Peripheral 測試為例子，測試完待測物在其最高速 SuperSpeedPlus 的 IOP 環境之後，還需將待測物分別降速到 SuperSpeed、High Speed 及 Full Speed 的 IOP 環境去做測試，測試步驟整理如表五：
表 5
若今天 USB3.2 產品可能是 Compound Device 甚至是要過 Silicon 測試時，所需要測試的 Gold Tree 環境也更為多樣，因測試目的及原理皆大同小異，所以我們就舉一個例子為代表。
另外在 IOP 的 CTS 之中，除了與 Gold Tree 的功能性測試之外，還有與省電狀態相關的 U1/U2 測試及 L1/LPM 測試，針對不同 USB3.2 產品所需測項也整理如表六：
表 6
U1/U2 測試、LPM 測試及 L1 測試的測試標準也整理如表七：
表 7
最後則是我們 Current Measurement 的部分，用於 Upstream Port 測試，測試目的為待測物在不同狀態時的電流拉載不可超過規範值，以確保待測物的功耗不會過高且在安全的範圍值之內。
Current Measurement 測試會搭配 CV 測試工具，SuperSpeedPlus / High Speed 和 SuperSpeed / High Speed 的 Current Measurement 使用到 USB30CV，High Speed / Full Speed 的 Current Measurement 使用到 USB20CV。在 USB3.2 產品最大電流拉載宣告分有 High Power 及 Low Power 兩種定義整理如下表：
表 8
High Speed / Full Speed 的 Current Measurement 測試在 EHCI Controller 下，規範整理如表九：
表 9
SuperSpeed / High Speed 的 Current Measurement 測試在 xHCI Controller 下，規範整理如表十：
表 10
SuperSpeedPlus / High Speed 的 Current Measurement 測試在 ASMedia Add-in Card（ASM3142）下，規範整理如表十一：
表 11
參考文獻
- Universal Serial Bus 3.2 Specification, September 22, 2017
- Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification, July 14, 2017
- xHCI Interoperability Test Procedures For Peripherals, Hubs and Hosts, Revision 0.95, October 2018
作者
GRL 台灣技術工程師 曾威華 Wing Tseng
擅長 USB、PCIe、SATA 介面測試。GRL 技術文章作者及講師。希望幫助大家順利測試拿到介面 Logo，彼此互相交流共同成長飛翔。
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發佈日期 2019/07/01 AN-190701-TW
