一种支持多USB接口设备的可靠性同测装置的制作方法

本实用新型涉及USB接口设备的可靠性实验装置，特别是一种支持多USB接口设备可靠性同测设备的装置。

背景技术：

随着信息技术高速发展,计算机和外围设备通讯重要性日益增强,传输速度快,连接简便的USB接口是实现通讯的最常见接口，其具有以下特征：

●使用方便，热插拔和即插即用功能；

●传输速度快；

●支持异步和同步传输；

●数据传输可靠；

●连接灵活；

●独立供电，耗电少；

●接口灵活方便，易于扩展等功能。

随着USB接口的广泛应用，越来越多的设备携带USB接口，但是部分USB接口设备需要长期应用在高温、低温等恶劣环境下，并且有时数量巨大。因此评估这些USB接口设备的性能十分必要，这要求测试设备具有以下特性：

1、测试设备也能在高温和低温下进行长时工作；

2、测试设备需要支持多个USB接口设备同测，避免单一考核每个USB接口设备花费大量时间。

但是短时考核多USB接口设备的性能非常十分严峻，因为测试过程中容易出现很多问题：

首先，将这些设备放入温箱内部，众多的USB数据线连接在PC上，数据线繁多且杂乱，一旦个别USB接口设备测试出现问题，查询设备十分不便。

其次，使用HUB和PC机供电，工作电压固定不可改变，存在电源不可切换的问题，测试过程中无法灵活切换USB接口设备的工作电压，不能考核USB接口设备在不同工作电压下的性能。

第三，众多USB数据线穿过温箱连接PC机，不仅占用温箱的内部空间，而且容易引起温箱内外之间存在间隙，温箱不易保证恒温，影响性能评估结果。

因此，一种能够实现USB接口设备的可靠性同测装置迫切需要。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题，如何提供一种支持多USB接口设备可靠性同测装置实现多个USB接口设备的性能评估。首先该装置能够连接一定数量的USB接口设备，保证USB接口设备与PC机准确无误的通信。其次，USB接口设备可直接连接在该同测装置上，而无需线缆，减少线缆对温箱内部空间的占用。第三，多通道可编程电源模块能够单独对每一路的USB接口设备进行电源的管理及控制；第四，USB多通道连接模块可控制每一个USB接口设备与PC机的互联状况；第五，多通道电流监控模块能够监测每个USB接口设备的工作电流，一旦发现电流异常，可直接切断每个设备与USB多通路连接模块、可编程电源控制模块的连接，从而切断USB接口设备的电源，以保护USB同测装置。

一种支持多USB接口设备的可靠性同测装置，包括：多通道可编程电源控制模块、USB多通道连接模块、多通道电流监控模块、微控制器和USB接口插件；其中，多通道可编程电源控制模块可独立的给每一个通道提供不同且精准的工作电压；USB多通道连接模块与多通道电流监控模块相连，负责USB接口设备与PC机间的USB数据的交互传输，并通过多HUB芯片级联实现多个USB接口设备与PC机的连接，最后仅通过一条USB传输线与PC机相连，实现多个USB接口设备与PC机的并行同测；多通道电流监控模块实现多个通路的设备电流的监测，一旦发现电流异常，微控制器则控制继电器切断每个设备与USB多通路连接模块、可编程电源控制模块的连接；微控制器分别与多通道可编程电源模块和多通道电流监控模块连接，微控制器通过接收PC机的指令来控制多通道可编程电源模块的切换、多通道电流监控模块的电流监测以及通道通断；USB接口插件负责外部USB接口设备与多通道电流监控模块的连接。

所述的USB多通道连接模块，可以通过USBHUB芯片实现，通过多个HUB芯片级联实现多个USB接口设备与PC机的连接，同时通过继电器(例如G5V-2-H1和G5V-1等)控制每个芯片与PC机的连接。

多通道可编程电源模块(主要利用ADS8326和DAC7311实现)负责给USB接口设备提供精准的电源电压，满足USB接口设备对不同电源电压的测试需求。

多通道电流监控模块用于监测USB接口设备的工作电流一旦发现异常，便通过继电器切断电源连接和数据通路的连接。多通道电流监控模块由继电器组合模块和电流采样模块组成，其电流采样模块通过AD转换芯片和分压电阻等电路设计实现，电源通路和通讯通路的通断控制通过继电器实现；电源反馈模块可以由微处理器和AD转换器实现，通过微处理器采样AD转换器的数值获取USB接口设备的工作电流，微处理器对继电器控制实现通讯通路和电源通路的切换。

微控制器主要有以下三个功能：控制可编程电源模块提供精准电源；接收电流监控模块的反馈信号；控制电流监控模块切断设备与可编程电源模块的连接。

USB接口插件主要负责外部设备与同测装置的物理连接。

本装置中的USB接口插件均使用USB-A型或USB-B型接口实现。

本实用新型中，所述的多USB接口可靠性同测装置具有微处理器(STM32F407ZGT6)、USB接口，SPI接口等单芯片的关键特征。

本实用新型中对控制电路、芯片以及继电器等具有能够在低温(-40℃)至高温(125℃)温度下工作的关键特征。

附图说明

图1是本实用新型装置的原理框图。

图2是本实用新型装置工作原理示意框图。

图3是多通道电流监控、多通道可编程电源控制及USB多通道连接模块原理框图。

图4是单通道电流监控模块的原理框图。

图5是单通道可编程电源模块的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本实用新型的优先实施方案，在解释本实用新型的过程中，省略对已知功能及结构的详细描述。

综上所述，本实用新型是一种支持多USB接口设备可靠性同测装置(如图1所示)，通过该装置可以实现多个USB接口设备的可靠性同测。图2是本实用新型的一个具体实例的原理示意。多个USB接口设备(如U盘、UKEY等)通过USB接口分别直接与多通道电流监测模块的通道A1……通道AN、通道B1……通道XN连接，多通道电流监测模块由X*N个单通道电流监控模块组成，各个单通道电流监控模块(如图4所示)通过内部的电流采集模块监测各个USB接口设备(如U盘、UKEY等)的工作电流，当监测到电流异常，通过继电器组合模块可直接切断每个设备与USB多通路连接模块、可编程电源控制模块的连接，从而切断切断USB接口设备的电源，以保护USB同测装置。多通道电流监测模块与USB多通道连接模块连接，为USB接口设备提供USB数据传输，其中USB多通道连接模块由多个HUB芯片(USBHUBA、USBHUBB……USBHUBX)通过线缆级联组成，每个HUB芯片可由GL580A实现，可以同时支持/连接N个单通道电流监控模块(通道A1……通道AN)。USB多通道连接模块连接与PC连接，并通过继电器控制每个HUB芯片与PC机的连接。多通道电流监测模块与多通道可编程电源控制模块相连，并为X*N个USB接口设备提供工作电源。多通道可编程电源控制模块由X*N个单通道可编程电源控制模块组成。每个单通道可编程电源控制模块(如图5所示)由电源反馈模块和电源输出模块组成，为每个通道的USB接口设备提供精准的电源电压，满足USB接口设备对不同电源电压的测试需求。图3是多通道电流监控、多通道可编程电源控制及USB多通道连接模块原理框图，其中多通道电流监控模块和多通道可编程电源控制模块由N个单通道模块组成，USB多通道连接模块由多个HUB组成。

在这里仅以单个USB接口设备工作方式举例，多个USB接口设备工作方式相同，以轮询的方式测试多个USB接口设备。本装置主要实施方式如下：

初始工作：当USB接口设备通过USB接口插件接入可靠性同测装置之后，根据用户应用场景所需要，PC机通过给可靠性同测装置发送命令控制多通道可编程电源控制模块给USB接口设备提供工作所需要的电源电压。其次，可靠性同测装置打开多通道电流监控模块的通道开关，USB接口设备上电初始化，此时多通道电流监控模块监测工作电流，判断工作是否异常并决定是否断开连接。

同测工作：当USB接口设备初始化完成之后，通过USB多通道连接模块与PC建立连接并与PC机通讯正常。之后PC机开始发送命令与USB接口设备进行长时的大数据量通讯。在工作过程中，若可靠性同测装置的多通道电流监控模块块检测到电流异常，会切断当前通道的控制给PC一个反馈信号告知设备工作异常，停止测试；若测试中间用户需要更换工作电压可以发送命令告知可靠性同测装置，切换USB接口设备的工作电压。工作过程中PC可以通过命令实时获取每一个通道的工作电流以及工作电源电压情况。

测试结束：若当前某一USB接口设备因工作异常或完成测试而需要结束测试，此时PC可以发送命令告知可靠性同测装置断开USB接口设备的连接，停止当前测试。其他USB接口设备继续测试，直至完成所有连接在可靠性同测装置上的USB接口设备。