摘要：樣機篩選工作完成后，項目就進入到一個新階段，開始準備向市場推出產品。此時需要進行一系列的操作檢查和功能測試，以評估設備的各項指標。本文以USB一致性信號測試為例，介紹如何利用智能示波器加快測試的速度。
　　
　　在上電檢查階段使用的工具一般都非常簡單，如用萬用表檢查連接是否良好等等，但很快示波器就將成為工具，因為它給設計人員打開了一個窗口，可以顯示相關的信號，分析噪聲，并對脈寬、電壓峰峰值、頻率等參數進行測量。一旦硬件開始正常工作，工程師就將著手進行功能測試，確定被測對象是否在規定的時間以規定的方式運行。這里也需要大量使用示波器，以考察重要的時序特性，包括延遲、建立和保持時間、抖動等關鍵指標,這些指標對被測對象的性能和可靠性往往有很大影響。zui后，進入整個系統評測階段,包括是否可批量生產，以及是否符合規定的認證標準和協議等。　　
　　目前的示波器與五年前已有很大差別，如今的示波器是智能示波器，在原來的基礎上增加了面向特定應用的各種測量能力，可以在測試各個階段為設計工程師提供幫助。此外許多智能示波器還利用了PC的處理能力，可提供多種工具，簡化并加快了測試與測量工作。
　　
　　下面我們以安捷倫科技的智能示波器Infiniium為例，介紹如何實現USB端口的快速測試。USB端口可用于設備、集線器或系統中，把打印機、數碼相機、掃描儀、揚聲器或其它外設連接到PC上,它提供了一種簡便、即時、*解決方案,這也是USB實現者論壇（USB-IF）的首要目標。同時USB-IF還把研發工程師能夠簡便設計USB作為另一個目標，為此該組織提供了一個定義規范的文檔標準，并配有一套提供給硬件設計人員的與信號質量、涌入電流和分接/衰減（drop/droop）有關的標準化測試，所有這些測量都可以通過示波器完成。
　　
　　那么示波器怎樣幫助USB設計人員完成從上電到一致性測試的全部工作呢？
　　
　　我們先從運行測試開始，*個任務是捕捉代表主機和設備之間通信的數據報文。上行數據報文從設備或集線器傳送到系統中，下行數據報文則從系統向下傳送到集線器或設備中。USB采用的是由D+、D-、Vbus和接地組成的4線屏蔽系統，其中差動D+和D-信號承載信號傳輸，Vbus承載功率（這樣設備可以從USB集線器或系統中獲得功率），因此需要對D+和D-信號進行捕捉和分析。　　
　　如圖1所示，智能示波器可以使信號捕捉變得非常簡便。先使用autoscale功能，它將自動顯示任何活動信號。示波器處理器對某些初期捕捉到的波形信號進行分析后，將自動設置時基（秒/格）、電壓設置（電壓/格）和觸發門限。利用這種功能，設計人員可以迅速確定數據傳輸情況（如果有數據在傳輸的話）。另一個捕捉這些信號的快速方法是使用Infiniium的USB測試選件里自帶的內置設置。由于USB-IF有效地定義了信號及觸發方式，因此可簡便配置設置文件，把文件存儲在示波器里，也可使用選件提供的設置文件。這樣設置的調用過程就得以簡化，并可根據標準來設置示波器，完成信號捕捉。
　　
　　接下來，觸發功能可確保在示波器上看到期望中的傳輸信號，并加以分析。考慮一下zui簡單的情況，即報文從計算機下行到集線器。這時的觸發非常簡單，因為沒有任何其它通信，簡單的一個邊沿觸發就可以捕捉一個報文。另外一種情況是報文從設備上行到系統中，此時需要設置一個*的觸發條件。USB標準定義了這一觸發條件，即當被測器件的D+和D-都變低，而連接集線器的另一臺相鄰設備的D+為高時觸發。這種LLH碼型將*識別來自被測器件的上行報文（如圖2）。
　　
　　一旦信息報文被示波器捕捉，就可以開始實際的測量工作了。通過示波器可以進行功能測試，檢驗數據傳輸是否滿足USB標準；通過自動測量或光標測量功能，可以迅速測量報文末尾寬度、脈寬、電壓電平。另外因為信號是以數據的形式記錄下來，故而還可利用其它強大的數學處理能力分析這一數據。
　　　　
　　USB存在一套定義規范的標準，為符合USB規范，必須進行一系列測量。此外，USB-IF不像其它標準那樣，只是列出一長串需要測量的項目，而是使用了MathWorks的MatLab提供的運行分析腳本,自動完成測量過程。任何USB設備、集線器和系統的設計人員都可以從USB上免費下載這些腳本，以便與MatLab一起使用。
　　
　　過去為了利用標準測試腳本，必須把波形數據從示波器傳送到PC上，再使用MatLab的USB腳本進行分析，一般通過GPIB或軟盤把數據傳送給PC。然后還必須正確地修整數據，因為實際上只是在分析部分波形記錄，標準規定只應使用記錄開始前一比特數據及記錄結束后一比特的數據。在某些情況下，可使用Excel一次性修整這些數據，其它時候則需要使用數據采集程序。數據記錄必須同時包含兩條信道的時間和電壓值，存儲在用制表符分隔的變量文件中（.tsv文件）。對數據進行修整和格式化之前，應在PC上啟動MathWorksMatLab，將這些數據調入到從USB下載的USB腳本中運行。MatLab腳本會生成一個html文件，顯示各種信號質量或涌入電流，或分接/衰減測試情況，指出系統整體是否通過測試，并提供每項的測試結果和說明。如果沒有智能示波器，即使有這種自動測試腳本也將是一個非常繁瑣費時的工作，所以許多工程師有時會放棄這種測量。
　　
　　帶有USB測試選件的Infiniium利用內置PC，在示波器中嵌入了MathWorksMatLab和USB腳本，可于示波器上完成數據報文捕捉和測試分析整個過程，不用把數據傳輸到PC上就可以完成整個USB一致性測試。　　
　　我們再看一個信號質量測試的執行情況。首先，用光標標出要分析的數據報文，左邊的標尺放在數據開始左邊一個比特時間上，右邊的標尺放在報文末尾右邊至少一個比特時間上（如圖1），然后在顯示屏頂部的工具條中，點擊Analyze（分析），啟動USB測試，再簡單地選擇相關的測試（在本例中為信號質量），指明結果應存儲的文件名，開始測試（如圖3）。它不需要把數據傳輸到PC上，也不需要修整和格式化數據及啟動MatLab，所有這些都使用智能示波器的USB測試選件完成。USB測試選件在運行時將MatLab嵌入到示波器中，從而可以像自動測量一樣簡便地完成USB一致性測試。
　　
　　上面介紹的只是智能示波器提高測量技術的一個實例，此時設計工程師不用再把數據傳輸到PC上進行分析，新型數字智能示波器的體系結構已使這種測量應用成為現實。利用示波器處理器的處理能力，智能示波器可簡化調試階段繁瑣耗時的測量工作。