Tester des systèmes USB Type-C avec USB Type-C ConnEx

Article
07/08/2024

Cette rubrique fournit des instructions pour automatiser le test des systèmes, des appareils, des docks avec des connecteurs USB Type-C et leur interopérabilité avec le système d’exploitation Windows. Vous pouvez tester le matériel appartenant à l’une des catégories suivantes :

Système : ordinateurs de bureau, ordinateurs portables, tablettes, serveurs ou téléphones exécutant une référence SKU d’une version du système d’exploitation Windows avec un port USB Type-C exposé.
Dock : tout périphérique USB Type-C qui expose plusieurs ports.
Appareil : tout périphérique USB doté d’un port Type-C pouvant être attaché à un système ou à une station d’accueil. Cette catégorie inclut les périphériques USB traditionnels ainsi que les appareils qui prennent en charge l’accessoire et les modes alternatifs tels que définis dans la spécification USB Type-C.

Spécifications et procédures

Procédures de test d’interopérabilité xHCI

La carte matérielle MUTT Connection Exerciser Type-C (USB Type-C ConnEx) est un bouclier personnalisé pour la carte Arduino. Le bouclier fournit un commutateur de quatre à un pour automatiser les tests d’interopérabilité pour les scénarios USB Type-C.

Configuration matérielle requise

Pour effectuer les procédures de test d’interopérabilité USB Type-C à l’aide de USB Type-C ConnEx Version 2, vous avez besoin des éléments suivants :

Système sous test (SUT)

Ordinateurs de bureau, ordinateurs portables, tablettes, serveurs ou téléphones avec au moins un port USB Type-C exposé.
USB Type-C ConnEx

L’appareil a un port USB Type-C mâle (étiqueté J1) auquel le SUT est connecté. L’appareil dispose également de quatre autres ports USB (étiquetés J2, J3, J4, J6) auxquels les appareils peuvent être attachés qui agissent en tant que périphériques au SUT. L’appareil surveille l’ampérage et la tension tirées du SUT. Vous pouvez acheter le matériel nécessaire auprès de MCCI.
Périphériques USB périphériques

Tout périphérique USB avec un port USB Type-C qui peut être attaché au SUT. Cette catégorie inclut des périphériques USB traditionnels et d’autres appareils qui prennent en charge l’accessoire et les modes alternatifs tels que définis dans la spécification USB Type-C.
Câble Micro-USB vers USB A

Vous utiliserez ce câble pour connecter votre usb Type-C ConnEx à un PC pour l’alimentation et la communication (si votre SUT a un port USB A, c’est là que vous le connecterez).
Contrôleur proxy

Le connEx USB Type-C peut être contrôlé à l’aide d’un proxy pour exécuter les tests si le SUT n’a pas de port USB A. Le contrôleur proxy doit être un PC de bureau secondaire ou un ordinateur portable.

Le contrôleur proxy communique (avec un SUT mobile) au microcontrôleur pour charger le microprogramme à l’aide d’un port USB secondaire.

Configuration matérielle requise pour les versions antérieures

Pour effectuer les procédures de test d’interopérabilité USB Type-C à l’aide de USB Type-C ConnEx Version 2, vous avez besoin des éléments suivants :

Système sous test (SUT)

Ordinateurs de bureau, ordinateurs portables, tablettes, serveurs ou téléphones avec au moins un port USB Type-C exposé.
Arduino Mega 2560 R3

Arduino Mega 2560 R3 est utilisé comme microcontrôleur pour la configuration de test.
Adaptateur d’alimentation pour le microcontrôleur Arduino Mega 2560 R3.
USB Type-C ConnEx

Le bouclier a un port USB Type-C mâle (étiqueté J1) auquel le SUT est connecté. Le bouclier possède également quatre autres ports USB (étiquetés J2, J3, J4, J6) auxquels les appareils peuvent être attachés qui agissent en tant que périphériques au SUT. Le bouclier surveille l’ampére et la tension tirées du SUT. Vous pouvez acheter cette carte à partir de MCCI ou JJG Technologies.
Câble USB A-B

Vous utiliserez ce câble pour connecter un PC au microcontrôleur afin de mettre à jour le microprogramme sur le microcontrôleur pour exécuter des tests.
Périphériques USB périphériques

Tout périphérique USB avec un port USB Type-C qui peut être attaché au SUT. Cette catégorie inclut des périphériques USB traditionnels et d’autres appareils qui prennent en charge l’accessoire et les modes alternatifs tels que définis dans la spécification USB Type-C.
Chargeur USB

Usb Type-C qui prend en charge les exigences actuelles usb Type-C et éventuellement usb Power Delivery. Vous avez également besoin d’un chargeur USB Micro-B pour J6.
Contrôleur proxy

Le connEx USB Type-C peut être contrôlé à l’aide d’un proxy pour exécuter les tests. Le contrôleur proxy peut être l’une des entités suivantes :
- PC de bureau secondaire ou ordinateur portable.
  
  Le contrôleur proxy communique avec un SUT mobile, le microcontrôleur pour charger le microprogramme.
- SUT à l’aide d’un port USB secondaire.
- SUT à l’aide d’une prise audio de 3,5 mm.
  
  Dans cette configuration, vous avez besoin des éléments suivants :
  - Protection DTMF pour exécuter des tests sur des suTs avec un seul port USB Type-C. DTMF permet de contrôler le bouclier à partir d’un appareil à port unique avec une prise audio une fois le flash initial du microprogramme terminé.
  - Câble audio mâle à mâle 4 broches utilisé pour connecter le bouclier DTMF au SUT. Cela permet au SUT de contrôler le bouclier USB Type-C pendant les tests.

Configuration logicielle requise

Vérifiez que vous répondez à ces exigences :

Votre SUT doit avoir la version du système d’exploitation Windows avec laquelle vous souhaitez tester l’interopérabilité.
Le contrôleur proxy doit exécuter Windows 10.
Téléchargez et installez le dernier package logiciel MUTT sur le contrôleur proxy. Le package est une suite d’outils utilisés pour exécuter des tests avec USB Type-C ConnEx. Il inclut des utilitaires pour mettre à jour le microprogramme, basculer entre les ports périphériques et envoyer des demandes pour simuler des cas de test. Il contient également des packages de pilotes de test qui testent les fonctionnalités des bus, de son contrôleur et des appareils connectés au bus.
Pour les systèmes UCSI, nous vous recommandons vivement de tester avec certains paramètres supplémentaires pour vous aider à détecter les bogues du microprogramme UCSI. Ce paramètre rend les problèmes de microprogramme UCSI détectables et est fortement recommandé à des fins de test uniquement. Consultez Le débogage des échecs de microprogramme USCI dans ce billet de blog.
L’installation des outils de test nécessite une fenêtre de commande avec élévation de privilèges.

Pour ouvrir une fenêtre de commande avec élévation de privilèges, l’utilisateur doit être membre du groupe Administrateurs sur le contrôleur proxy. Pour ouvrir une fenêtre d’invite de commandes avec élévation de privilèges, créez un raccourci de bureau pour Cmd.exe, sélectionnez et maintenez la touche enfoncée (ou cliquez avec le bouton droit) sur le raccourci Cmd.exe, puis sélectionnez Exécuter en tant qu’administrateur.

Outils ConnEx USB Type-C

Voici les outils du package logiciel MUTT qui sont spécifiques à USB Type-C ConnEx

Outil	Description
ConnExUtil.exe	Outil en ligne de commande pour l’exercice des fonctionnalités connEx USB Type-C.
CxLoop.cmd	Connecte et déconnecte chaque port une seule fois.
CxStress.cmd	Script de stress aléatoire.
CxPower.cmd	Capture les données d’alimentation (tension et ampérage) sur une période de temps et envoie la sortie à un fichier CSV.

Pour plus d’informations sur tous les autres outils, consultez Outils dans le package logiciel MUTT.

Prise en main de la version la plus récente

Suivez cette procédure pour configurer votre environnement de test.

(image de la nouvelle configuration)

La configuration sera similaire à cette image. Notez que le port Micro-USB sur l’appareil fournit un contrôle sur USB Type-C ConnEx lorsqu’il est connecté à un PC.

Dans ces étapes, vous allez connecter les éléments matériels, mettre à jour le microprogramme sur le microcontrôleur et valider l’installation.

Branchez le micro-usb à l’arrière du ConnEx et de l’USB A dans le contrôleur proxy (SUT si disponible).
Mettez à jour l’appareil avec le microprogramme CONnEx USB Type-C.
- Ouvrez une fenêtre d'invite de commandes avec privilèges élevés.
- Accédez à l’emplacement du package logiciel MUTT, tel que C :\Program Files (x86)\USBTest\<arch>.
- Exécutez la commande suivante :
  
  ConnExUtil.exe –UpdateFirmware
Branchez le SUT à l’aide du câble USB Type-C attaché à l’arrière de l’appareil.
Attachez les périphériques aux ports USB étiquetés J2, J3, J4, J6.
Vérifiez que l’appareil est reconnu par le Gestionnaire de périphériques sur votre contrôleur proxy (SUT si disponible).

Prise en main des versions antérieures

Suivez cette procédure pour configurer votre environnement de test.

Diagramme d’une configuration connEx USB Type-C.

La configuration doit être similaire à cette image. Notez que le port USB Type-C sur le microcontrôleur fournit un contrôle sur USB Type-C ConnEx lorsqu’il est connecté à un PC.

Dans ces étapes, vous allez connecter les éléments matériels, mettre à jour le microprogramme sur le microcontrôleur et valider l’installation. Le bouclier DTMF permet de contrôler usb Type-C ConnEx lorsqu’il est connecté au port audio d’un téléphone ou d’une tablette.

Connectez le microcontrôleur au bouclier USB Type-C.

Si l’usb Type-C ConnEx n’est pas monté, passez à l’étape 1. Si votre usb Type-C ConnEx a été assemblé, passez à l’étape 2.

Attention

Cette étape doit être effectuée avec soin, car les broches se plient facilement.
1. Alignez les broches du bouclier USB Type-C avec les récepteurs sur le microcontrôleur en vous assurant que les cartes sont de niveau entre elles.
2. Appuyez doucement sur les deux planches ensemble. Veillez à ne pas plier les broches sur le bouclier.
  
  Votre unité assemblée doit être similaire à cette image :
Power the USB Type-C ConnEx from the attached microcontroller by using the USB Type-B (connected to the proxy controller) or from an external power adapter. L’affichage LCD est similaire à cette image :

Après cinq secondes, l’affichage LCD affiche le courant et la tension.

Si vous ne voyez pas l’affichage comme indiqué dans l’image précédente, vérifiez que vous avez correctement assemblé l’unité.
Mettez à jour le microcontrôleur avec le microprogramme USB Type-C ConnEx.
- Ouvrez une fenêtre d'invite de commandes avec privilèges élevés.
- Accédez à l’emplacement du package logiciel MUTT, tel que C :\Program Files (x86)\USBTest\<arch>.
- Exécutez la commande suivante :
  
  MuttUtil.exe –UpdateTabFirmware
Connectez le SUT au port USB Type-C mâle (étiqueté J1) sur le bouclier.

Attention Le connecteur J1 nécessite une prise en charge supplémentaire lors de la connexion du SUT. Le connecteur n’est pas suffisamment robuste pour supporter le poids d’un appareil ou par lui-même.
Attachez les périphériques aux ports USB étiquetés J2, J3, J4, J6.
Attachez le contrôleur proxy au microcontrôleur.
- Si le contrôleur proxy est un PC de bureau ou un ordinateur portable, établissez une connexion via USB. Connectez le port USB Type-B sur le microcontrôleur à un port USB sur le contrôleur proxy, comme indiqué dans l’image précédente.
- Si le contrôleur proxy est un SUT mobile, établissez une connexion à l’aide du port audio. Pour cette connexion, vous avez besoin du bouclier DTMF.
  1. Connectez le bouclier DTMF à l’unité assemblée, comme illustré dans cette image :
  2. Connectez le port audio du bouclier au port audio sur le SUT à l’aide d’un câble audio mâle à mâle de 4 broches.
    
    Votre configuration doit être similaire à cette image :
Vérifiez que usb Type-C ConnEx est reconnu par Gestionnaire de périphériques sur le contrôleur proxy.
1. Cliquez avec le bouton droit sur le bouton Démarrer dans la barre des tâches, puis sélectionnez Gestionnaire de périphériques.
2. Développez le nœud Ports (COM &LPT) et notez le port COM utilisé par le microcontrôleur. Dans cet exemple, il est connecté à COM 4.

ConnExUtil.exe

Voici les options de ligne de commande prises en charge par ConnExUtil.exe pour contrôler la carte CONnEx USB Type-C.

Cas d’usage	Option	Description
Découverte d’appareils Répertorier tous les appareils connectés à USB Type-C ConnEx	/list	Pour les appareils connectés USB, cette option répertorie le chemin d’accès de l’instance d’appareil. Pour les appareils connectés audio, il affiche audio. Pour afficher les périphériques audio, utilisez-le en combinaison avec le paramètre /all . Répertorie avec un index basé sur 1 qui peut être utilisé pour l’entrée dans le /# paramètre.
Sélection de l’appareil Sélectionnez tous les appareils connectés à USB Type-C ConnEx, y compris l’audio.	/all	facultatif. Sans ce paramètre, l’utilitaire traite les appareils connectés USB. Utilisez ce paramètre uniquement si un appareil connecté audio est en cours d’utilisation. La découverte audio prend du temps et est désactivée par défaut.
Sélection de l’appareil Sélectionnez un appareil spécifique connecté à USB Type-C ConnEx 'n'.	/#n	facultatif. L’entrée n est un index basé sur 1 des appareils disponibles connectés à USB Type-C ConnEx, qui peuvent être consultés à l’aide du paramètre /list . Sans ce paramètre, le comportement par défaut consiste à exécuter chaque commande sur toutes les cartes USB Type-C ConnEx.
Commande d’appareil	/setPort p	Basculez vers le port p spécifié. Connectez un port en spécifiant le numéro (1 à 4) ou par nom (J2, J3, J4, J6). 0 déconnecte tous les ports.
Commande d’appareil	/getPort	Lisez le port actuellement connecté.
Commande d’appareil Lire les informations sur l’ampérage/tension.	/Volts /Ampères /Version	Lisez la tension actuelle. Lisez l’ampérage actuel. Lisez la version de l’appareil.
Commande d’appareil Activez SuperSpeed.	/SuperSpeedOn	Active SuperSpeed globalement pour les connexions actuelles et futures jusqu’à ce qu’une commande /SuperSpeedOff soit envoyée. SuperSpeed est activé par défaut. Si SuperSpeed est désactivé et que le port 1 ou 2 est connecté, cette commande déclenche une reconnexion à SuperSpeed.
Commande d’appareil Désactiver SuperSpeed	/SuperSpeedOff	Désactive Globalement SuperSpeed pour les connexions actuelles et futures jusqu’à ce qu’une commande /SuperSpeedOn soit envoyée ou que l’appareil soit réinitialisé. Si SuperSpeed est activé et que le port 1 ou 2 est connecté, cette commande déclenche une reconnexion avec les lignes SuperSpeed désactivées.
Définir le délai de commande	/setDelay	Définit le délai de commande t en secondes. La définition d’un délai de commande entraîne le retard de la commande /setPort ou /SuperSpeed{On/Off} suivante par t secondes, où t passe de 0 à 99. Il s’agit d’un paramètre unique, seule la commande suivante est retardée. L’envoi de plusieurs commandes avant l’expiration du minuteur de délai n’est pas pris en charge.
Définir le délai d’expiration de déconnexion en millisecondes	/setDisconnectTimeout t	Définissez un délai d’expiration de déconnexion pour la commande /setPort suivante non zéro. Lors de l’événement de connexion suivant, le port reste connecté uniquement pendant les t millisecondes avant de se déconnecter. Il s’agit d’un paramètre unique, seul l’événement de connexion suivant est automatiquement déconnecté. La plage autorisée est comprise entre 0 et 9999 ms.
Commande Batch : Mesures de puissance de sortie dans un fichier .csv.	/powercsv	Ajoutez les mesures de puissance actuelles et l’horodatage dans power.csv La première exécution crée power.csv. Lors des exécutions suivantes, ajoute des données à ce fichier. Renommez ou supprimez le fichier pour démarrer la capture de données. Chaque exécution ajoute une ligne au format suivant : index,time,volts,amps<><<>>>.< index est l’index d’appareil donné par /list, de sorte que plusieurs appareils peuvent être surveillés simultanément. time est l’horodatage brut en secondes. les volts et les amplis sont enregistrés à deux décimales. Ces données peuvent être capturées sur de longues périodes et tracées dans une application de feuille de calcul, consultez le script cxpower.cmd.
Commande Batch : Exécuter un test unitaire de fonctionnalités majeures	test/	Teste toutes les fonctionnalités principales de l’appareil. Permet de valider de base les fonctionnalités de l’appareil. Si cette commande échoue, effectuez un cycle d’alimentation sur l’appareil et mettez à jour le microprogramme.
Commande Batch : Démonstration de base de la séquence de basculement de port.	/demo d	Effectuez une boucle dans tous les ports une seule fois, avec un deuxième délai sur chaque port. Écrit le numéro de port, les volts et les amplis sur chaque port dans demoresult.txt.

Exemples de commandes

Se connecter à un port

connexutil.exe /setport 1

Vous pouvez également utiliser le nom du port comme imprimé sur la carte :

connexutil.exe /setport J3

Déconnecter tous les ports

connexutil.exe /setport 0

Parcourir tous les ports

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

Scripts pour contrôler la carte ConnEx USB Type-C

Ces scripts effectuent l’exercice de l’interface de contrôle prise en charge par ConnExUtil.exe pour exécuter des tests séquentiels et stressants avec usb Type-C ConnEx via la ligne de commande. Tous ces scripts prennent en charge l’audio du paramètre de ligne de commande facultatif pour indiquer que la carte USB Type-C ConnEx est connectée via l’interface audio de 3,5 mm. Par défaut, ils tenteront uniquement d’utiliser des cartes connectées USB.

Séquence de connexion et de déconnexion simples : CXLOOP. CMD

Connecte et déconnecte le SUT vers et depuis chaque port (1 à 4) et s’interrompt sur chaque port invitant le testeur à valider la connexion sur ce port.

Boucle de connexion et de déconnexion aléatoires : CXSTRESS. CMD

Connecte et déconnecte le SUT vers et depuis chaque port au hasard pendant un intervalle aléatoire de 0,0 à 5,0 secondes dans une boucle infinie. Lors de la connexion aux ports USB Type-C, il active ou désactive de façon aléatoire la connexion SuperSpeed sur ce port, et demande de manière aléatoire à la carte de se déconnecter rapidement sur ce port à un intervalle aléatoire 0 à 999 ms.

Le paramètre de ligne de commande C entraîne le basculement du script uniquement entre les ports USB Type-C et l’état déconnecté. Un paramètre de ligne de commande numérique réinitialise l’intervalle aléatoire maximal entre les commutateurs de la valeur par défaut de 5,0 secondes à la valeur d’entrée en secondes. Les paramètres peuvent être passés dans n’importe quel ordre.

Mesure de puissance longue : CXPOWER. CMD

Enregistre l’ampérage et la tension signalées par usb Type-C ConnEx dans le fichier de sortie power.csv à 2 secondes intervalles. Les données sont mises en forme comme variables séparées par des virgules comme suit :

index,time,volts,amps

index est l’index d’appareil donné par la commande ConnExUtil.exe /list afin que plusieurs appareils puissent être surveillés simultanément.

time est l’horodatage brut en secondes.

les volts et les amplis sont enregistrés à 2 décimales.

Une fois la capture terminée, ces données peuvent être post-traitées dans des graphiques affichant la consommation d’énergie au fil du temps, par exemple la consommation d’alimentation pendant la durée d’un cycle de charge de batterie. Un paramètre de ligne de commande numérique réinitialise l’intervalle de mesure par défaut de 2 secondes à la valeur d’entrée en secondes.

À propos des cas de test

Les procédures de test d’interopérabilité USB Type-C sont divisées en deux sections : les tests fonctionnels (FT) et les tests de contrainte (ST). Chaque section de test décrit le cas de test et identifie la catégorie qui s’applique au test. Le produit doit être testé sur l’ensemble de la catégorie applicable. Certains cas de test contiennent des liens vers des conseils et des conseils pertinents pour plus d’informations. Cette section se concentre sur les fonctionnalités et l’expérience USB Type-C. Une solution USB Type-C peut contenir d’autres composants USB tels qu’un hub USB ou un contrôleur USB. Les tests détaillés des hubs et contrôleurs USB sont abordés dans les procédures de test d’interopérabilité xHCI de USB-IF et dans le Kit de certification matérielle Windows.

Ces cas de test sont basés sur les commandes ConnExUtil et des exemples de scripts pour contrôler la carte ConnEx USB Type-C. Les cas de test font référence aux scripts. Personnalisez les scripts en fonction des besoins de votre scénario de test.

Énumération de l’appareil : confirme que les principaux aspects de l’énumération d’appareil sont fonctionnels.
Négociation en mode alternatif : confirme les modes alternatifs pris en charge.
Chargement et livraison d’alimentation () : confirme la charge avec USB Type-C.
Échange de rôle : confirme l’échange de rôle.

La section test de contrainte décrit les procédures pour les scénarios de cas de contrainte et de périphérie, qui testent la stabilité de l’appareil sur une période donnée. Les tests de contrainte nécessitent un appareil personnalisé (SuperMUTT) pour la validation USB héritée (non USB Type-C). Des tests et une automatisation supplémentaires peuvent être réalisés avec le prochain appareil de test USB Type-C.

Énumération de l’appareil : confirme que les principaux aspects de l’énumération d’appareil sont fonctionnels.
Chargement et livraison d’alimentation () : confirme la charge avec USB Type-C.

Ft Case 1 : Énumération de l’appareil

Diagramme de la casse FT 1 : énumération de l’appareil.