USB协议分析仪在USB调试中的应用

USB协议分析仪在实际USB连通中的作用

在现代电子设备中，越来越多的使用USB接口，不仅因为其使用方便，即插即拔，更因为其价格低廉，协议开放，而广泛使用在各种电子设备上，并且已经发展为不可缺少的一种接口形式。但USB接口的开发过程中，对于工程师来说还是会遇到这样或那样的问题，如何提高调试效率，缩短研发周期，就需要一种调试测试工具——USB协议分析仪。

USB协议分析仪

USB协议分析仪是协议层的分析工具，是测试设备的一种。对于USB这种高速串行总线来说，仅仅进行物理层测试是远远不够的，由于在高低电平中寓含着丰富的指令，传递着大量信息。所以对于USB传输协议就需要专用的USB协议分析仪来分析测试，USB协议分析仪是按照标准的USB协议来分解数据，将包含有用信息的数据提取出来，并解释这些数据的含义。随着设备之间传递数据速度的不断提高，越来越多的高速串行总线被使用，如SATA、SAS、Ethernet、FC等等，这些高速串行总线也同样有其协议分析工具。

为了让读者更好的了解USB协议分析仪的功能与用途，本文列举一个调试USB通信的小例子。

实验环境

如图所示，左侧计算机安装USB协议分析仪软件，加上USB协议分析仪主机构成USB 协议分析系统。DE2实验板作为USB设备，右侧计算机安装应用程序对DE2进行操作。我们主要关心安装有应用程序的计算机与DE2实验板之间的USB通信是否正常，并且希望了解这个通信过程是怎样完成的。

DE2实验板是教学过程中使用的开发板，针对USB通信接口部分有一片接口控制芯片，可通过加载固件程序控制USB数据传输，对于USB开发工程师来说，编写固件程序是实现USB通信的重要部分，但很难验证固件程序是否正确，是否按照工程师的意愿执行。在PC 端安装有应用程序控制实现哪些功能，是在设备底层还需要编写驱动程序，确保可实现USB 通信，在生产研发中，驱动程序部分和应用程序部分大多由软件工程师完成，所以USB协议分析仪是硬件工程师和软件工程师都需要的测试设备。

USB协议分析仪是按照USB协议，将总线上的信号翻译成数据，再将数据逐层解析，分析其传输数据的含义。在这个过程中，可将USB传输过程中的错误明确的指示出来，用户可根据上下文关系找到问题所在。

分析过程

在本实验中，如图所示，PC 端应用程序的主要功能是：按下ADD 键，给DE2发送加1的指令，显示在DE2实验板的液晶显示屏上；按下CLEAR 键，给设备发送清零的指令，DE2实验板的液晶显示屏上的显示为00；通过这个简单的应用程序，我们可以了解实验板上USB 固件程序，计算机上USB 驱动程序是否可以正确工作。

如图所示，在应用程序的源程序中，点击ADD ，发送的数据为“

A0 A1”，这个就是我们要在USB 传输了ADD 指令。

下面，我们用Ex200来捕获发送的ADD 指令数据以及其前后过程。分析捕捉到的数据搜索到DATA0，DATA1数据包内容皆为“AA AB AC AD AE AF A0 A1”，与源代码一致。如图所示，为DATA0数据包的内容。我们每次按下ADD 控件，就可以捕获到这一组数据，这说明USB 通信没有问题，可以进行下一步的大数据量传输与通信。

又如图所示，在应用程序的源程序中，点击CLEAR ，发送的数据为“55 55 5C 5D 5E 5F 50 51”，这个就是我们要在USB

传输了CLEAR 指令。：

我们用Ex200来捕获发送的CLEAR 指令数据以及其前后过程。分析捕捉到的数据搜索到DATA0，DATA1数据包内容皆为“55 55 5C 5D 5E 5F 50 51”，与源代码一致。如图所示，为DATA0数据包的内容。我们每次按下CLEAR 控件，就可以捕获到这一组数据。

另外，USB协议分析仪是一种很好的学习USB协议的工具，如图所示，通过USB协议分析仪可分析并了解USB设备枚举过程，在教学中可以生动地说明USB通信传输过程，在实际研发中，也可提高效率，缩短开发周期。

小结

USB协议分析仪是在USB开发过程中必不可少的工具，在研发过程中起到事半功倍的效果，随着USB通信接口的广泛使用，USB协议分析仪也会成为更普及的测试仪器。经过一段时间的发展，USB协议分析仪也趋于成熟，主机体积更加小巧，不需要外加电源即可工作，软件界面更加人性化，让人一目了然。USB协议从1.0到2.0，再到最新的USB3.0，协议分析仪也会追随USB协议发展的脚步，支持所有版本的测试。