在當今數(shù)字化連接的世界里，USB線纜遠不止是簡單的連接器，它們是高速數(shù)據(jù)通道和電力生命線?？焖俪潆?、實時音頻流傳輸以及無縫數(shù)據(jù)傳輸，都對性能和可靠性標準提出了越來越高的要求。哪怕是線纜存在微小瑕疵或連接器出現(xiàn)故障，都可能導(dǎo)致設(shè)備故障、通信錯誤，最終引發(fā)客戶不滿。

在應(yīng)急服務(wù)、航空或建筑等對安全要求極高的領(lǐng)域，可靠的通信對于安全、協(xié)調(diào)的作業(yè)至關(guān)重要。在這些環(huán)境中，無干擾的音頻信號不可或缺，任何干擾都可能造成嚴重后果，甚至導(dǎo)致人員受傷。智能線纜不僅具備簡單的數(shù)據(jù)傳輸功能，還集成了嵌入式組件甚至可編程電子元件，在上述安全關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。因此，測試和驗證工作也變得更加復(fù)雜。

面臨的挑戰(zhàn)：

一家專門生產(chǎn)通信設(shè)備的廠商。該客戶現(xiàn)有的系統(tǒng)使用定制的線端測試系統(tǒng)，成功測試其設(shè)備中使用的控制部件，如按鈕、開關(guān)和旋轉(zhuǎn)旋鈕。該系統(tǒng)既能測試電氣觸點，又能測試觸覺反饋，確保觸覺反饋、操作力和信號連續(xù)性符合規(guī)格要求。由于這些部件用于關(guān)鍵系統(tǒng)，因此對功能可靠性和可追溯性有著嚴格的要求。該客戶決定擴展現(xiàn)有的測試流程，不僅測試單個控制部件，還要測試整個組件及其USB接口。目標：制定一套全面的線端測試策略，確保系統(tǒng)級驗證符合應(yīng)用關(guān)鍵要求。

設(shè)計要求

計劃中的系統(tǒng)需要整合既定的測試流程，包括邏輯驗證、數(shù)字接口檢查和高頻敏感連接檢查，同時還要具備先進的信號完整性分析、串行協(xié)議解碼以及USB線路異常檢測功能。由于系統(tǒng)架構(gòu)中已包含一臺控制電腦，且行業(yè)標準嚴格，因此確定采用基于USB的示波器作為最合適的解決方案。

該示波器本身需要具備高端測量能力，能夠無縫集成到測試環(huán)境中，同時具備可擴展性以滿足未來需求。系統(tǒng)需要能夠分析時序和信號完整性指標，包括信噪比、電壓電平、上升/下降時間和抖動。具備繪制USB數(shù)據(jù)線（D+/D-）眼圖的能力，能夠以直觀的視覺方式呈現(xiàn)這些指標，使工程師能夠快速評估是否滿足要求。

海洋儀器提供的設(shè)計方案

將PicoScope 6404E集成到測試環(huán)境中是跨團隊緊密協(xié)作的結(jié)果，雙方秉持共同的工程理念和清晰的愿景。全面的PicoSDK使能夠?qū)⑹静ㄆ髯鳛橥耆傻臏y量模塊：從高級觸發(fā)控制到眼圖生成以及USB數(shù)據(jù)線信號評估，示波器的所有功能都得以展現(xiàn)。對于測試系統(tǒng)開發(fā)方來說，PicoSDK基于C語言的動態(tài)鏈接庫（DLL）功能強大，涵蓋范圍廣泛，這一點尤為有利。

在定義復(fù)雜的觸發(fā)條件時，這一點尤其有幫助。詳細的文檔和支持在這方面也提供了很大幫助。與此同時，PicoScope 6404E的硬件，如先進的觸發(fā)功能和深存儲器，在真實測試條件下檢測抖動、反射和協(xié)議級異常方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

主要成果包括

使用PicoSDK將PicoScope 6404E無縫集成到測試系統(tǒng)中

使用眼圖分析可靠驗證USB 2.0全速信號質(zhì)量

使用眼圖分析顯著縮短復(fù)雜線纜的驗證時間

其次，該系統(tǒng)更進一步。測試系統(tǒng)中的AudioAnalyzer被添加到系統(tǒng)中，用于測試各種音頻信號（揚聲器和麥克風）。該系統(tǒng)還用于激勵數(shù)字輸入和輸出，并檢查UART通信系統(tǒng)。最后，使用1-Wire EEPROM通信協(xié)議傳輸被測設(shè)備（DUT）配置。除了即時的技術(shù)成功外，該項目還充分展示了跨公司邊界協(xié)作工程的價值。通過將深厚的示波器專業(yè)知識與靈活的測試系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合，為未來測試解決方案的開發(fā)合作鋪平了道路。

總結(jié)：

該新型測試系統(tǒng)的核心是PicoScope 6404E，其具備500MHz帶寬、5GS/s采樣率和2GS深存儲器。這些規(guī)格使其能夠測試當前的USB 2.0線纜設(shè)計，同時為未來線纜性能提升預(yù)留了空間。與此同時，PicoScope 6404E先進的觸發(fā)功能使其能夠在實際生產(chǎn)條件下實現(xiàn)有針對性的信號捕獲。

PicoScope 6404E

利用靈活的PicoSDK軟件將示波器集成到測試系統(tǒng)中。測試系統(tǒng)里有一個名為TestMate的接口，它是多個序列發(fā)生器之一，負責處理PicoScope與測試序列控制之間的通信。該測試系統(tǒng)還包括Comet和TestManager等組件，這些組件與各種Toolmonitors協(xié)同工作，實現(xiàn)設(shè)備通信的便捷化。這些軟件組件作為與外部儀器通信的協(xié)議無關(guān)接口，通過以太網(wǎng)、USB、CAN甚至專有API實現(xiàn)靈活且可擴展的集成。

模塊化軟件架構(gòu)使用戶能夠以最小的工作量配置和調(diào)整測試夾具以適應(yīng)新型線纜，確保與現(xiàn)有生產(chǎn)環(huán)境的兼容性，同時支持未來系統(tǒng)擴展。最后，集成狀態(tài)機管理測試執(zhí)行，將流程結(jié)構(gòu)化為清晰定義的步驟，簡化操作和診斷。

所有這些構(gòu)建模塊，包括PicoScope 6404E、PicoSDK和測試系統(tǒng)，都實現(xiàn)了對USB 2.0全速參數(shù)的快速、可重復(fù)分析，提高了信號異常檢測能力，提升了復(fù)雜線纜組件的質(zhì)量。