Bei der Wahl eines Autos kommt es neben den PS auch immer mehr auf das Infotainment-Angebot an. In Fahrzeugen der neuen Generation wird erwartet, dass Memory-Sticks, Smartphones, Speicherkarten oder PDAs angeschlossen und betrieben werden können. Als Schnittstelle dient auch hier der USB-Standard. Das Management und die Verknüpfung der Geräte erfolgen in der Regel über Multimedia-Hubs.

Für diejenigen, die im Fahrzeugbereich für die End-of-Line- und andere Tests, wie Run-In-, Stress- und Dauerlauftests verantwortlich sind, war das Testen von Infotainment-Systemen zunächst Neuland. So bereiteten unsaubere Schaltvorgänge und Systemabstürze, verursacht von USB-gesteuerten Geräten, Bruno Hörter, Chef des Messtechnik-Spezialisten MCD, schlaflose Nächte. Zudem sorgten falsch an- oder abgemeldete USB-Geräte zeitweise für ungeordnete Zustände. Einige der Geräte machten bereits beim Boot-Prozess Schwierigkeiten, andere blieben hängen und mussten rückgesetzt werden.
Was die Tester in dieser Situation vermissten, war die Möglichkeit, einzelne USB-Ports gezielt an- und abschalten zu können. Einen USB-Hub, mit dem man einzelne Ports an- und abschalten kann, gab es nicht. Die Ingenieure von MCD begannen daher, selbst einen schaltbaren USB-Hub zu entwickeln. In die Konzeption flossen alle Möglichkeiten ein, die man bislang beim Gerätetest vermisst hatte. Ergebnis ist ein schaltbarer USB-Hub.

USB-Kanäle gezielt und nach Plan ein- und ausschalten
Die acht Downstream-Ports des MCD-USB-Hubs können per Befehl einzeln ein- und ausgeschaltet werden. Beim Ausschalten werden die Versorgungsspannung von +5 V und die Datenleitungen über Halbleiterschalter getrennt. Die Steuerung erfolgt über die PC-Software USB-Hub-Monitor. Ob und welche Ports nach dem Einschalten des Hubs aktiv sein sollen, zum Beispiel um Zugriff auf Maus oder Tastatur zu haben, kann in einem nichtflüchtigen Speicher hinterlegt werden. Ein zentraler Schalter am Gerät erlaubt zusätzlich das vorübergehende Abschalten aller Ports beziehungsweise das Wiederherstellen des vorherigen Schaltzustands.
Der Hub ermöglicht die Emulation batterieladefähiger Ports nach USB-IF BC1.2 mit bis zu 1,5 A je Port oder die Emulation dedizierter Ladegeräte nach USB-IF BC1.2, YD/T-1591 (2009) und anderer herstellerspezifischer Ladegerätprotokolle mit einem Ladestrom von bis zu 1,5 A (ohne USB-Datenkommunikation). Zusätzlich zu den USB-Ports besitzt der USB-Hub einen 8-kanaligen Relaismultiplexer, mit dem eine zentral angeschlossene Gleichspannungs-Quelle/Senke von maximal 48 V an jedem Port einzeln und unabhängig voneinander zu- oder abgeschaltet werden kann. Das erlaubt einerseits die Geräteversorgung mit einer anderen Spannung als 5 V und ermöglicht andererseits umfangreiche Stresstests. Die Abschaltung erfolgt zweipolig, sodass diese Leitungen völlig potenzialfrei sind.
Beim End-of-Line-Test (EOL) eines Multimedia-Hubs für Fahrzeuge der Luxusklasse kam der schaltbare USB-Hub erstmals zum Einsatz. Das Testgeschehen lief jetzt geordneter ab, weil die USB-Kanäle gezielt und nach Plan mit automatischem An- und Abmelden der USB-Devices ein- und ausgeschaltet werden können. Speziell bei diesen Funktionen traten ohne die Steuerung über den MCD-USB-Hub Probleme beim wiederholten Aus- und Einschalten auf, die unweigerlich zur Störung des Prüfablaufes nach einigen Prüfvorgängen führten.
Die Ausgänge des Multimedia-Hubs können über die rechnergesteuerte USB-Kanal­umschaltung mit unterschiedlichen Einheiten versorgt und geprüft werden, zum Beispiel Schalten von USB-Sticks, USB-Speicherkarten, Handys, PDAs usw. an den zu prüfenden USB-Anschluss. Über die elektronische intelligente Steuerung des MCD-USB-Hubs werden diese Schaltvorgänge störungsfrei durchgeführt und sind stets reproduzierbar, was speziell bei der Serienprüfung wichtig ist. Über die zusätzlichen Schaltkanäle können Belastungen an den USB-Spannungsquellen simuliert und gemessen werden. Möglich ist auch die Verteilung von verschiedenen Prüfspannungen auf die zu prüfenden Geräte über verschiedene Hubs mit unterschiedlichen Spannungen.

Run-In-, Stress- und Dauerlauftests
Während des Run-In-Tests werden viele Prüflinge gleichzeitig stimuliert und gemessen. Über mehrere MCD-USB-Hubs werden die Prüflinge mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen beaufschlagt. Die an die Relaismatrix angeschlossene Quelle/Senke kann über ihre eigene Steuerung Spannungs- und Belastungsprofile „fahren". Auf diese Weise können die Extremsituationen, die in einem Fahrzeug-Bordnetz auftreten können, simuliert werden. Über die USB-Ausgänge werden die Steuerkanäle der Prüflinge über das Prüfprogramm auf mehrere USB-Rechnerschnittstellen geschaltet und die Kommunikation unter diesen Extrembedingungen geprüft.
Die MCD-USB-Hubs schalten im Testprogramm die Kanäle auf den Prüfrechner und stellen dadurch sicher, dass die richtigen Messwerte dem gemessenen Prüfling zugeordnet werden. Eine zentrale Prüfstands-Software steuert die USB-Hubs, die externen Stromversorgungen sowie den Klimaschrank. Während der Temperaturprüfung im Bereich von -40 bis +80 °C werden die Tests wiederholt durchgeführt und die Messwerte in einer Datenbank abgespeichert.
Die befehlsgesteuerte Simulation der verschiedenen USB-Betriebsarten inklusive der Ladefunktionen bietet eine gute Ausgangsposition zum flexiblen Prüfen der unterschiedlichen Einheiten mit USB-Kommunikation. Die Flexibilität beim Schalten der USB-Geräte über den MCD-USB-Hub sowie die Möglichkeit, auch Spannungen oder Belastungen zu schalten, machen den MCD-Hub zu einem wichtigen Teil eines zuverlässigen Testsystems. „Seit dem Einsatz dieser Geräte in unseren Testsystemen müssen wir uns keine Gedanken über die Zuschaltung von benötigten Programmiergeräten, Datenquellen, USB-Festplatten, Modems oder sonstigen Geräten mehr machen", so Bruno Hörter.

Nützliche Peripherie
Der mitgelieferte MCD-USB-Hub-Monitor dient der komfortablen Bedienung des USB-Hubs. Über den MCD-TestManager oder Fremd-Software wie LabView, Microsoft Visual Studio, C#, C++, Visual Basic, Microsoft Office oder Open Office kann der USB-Hub-Monitor komplett ferngesteuert werden. Als Schnittstelle kommt COM/DCOM oder eine Net-Assembly zum Einsatz. Das erlaubt die Einbindung des USB-Hub-Monitors in zahlreiche Applikationen. Auch eine virtuelle COM-Schnittstelle ist implementiert, sodass der USB-Hub auch unter Linux betrieben werden kann.
Abschließend weist Bruno Hörter auf den Energieeinsparungs-Effekt durch Abschalten nicht benötigter USB-Geräte und das Nutzen des Hubs als Ladestation für batteriebetriebene USB-Geräte (auch alleinstehend ohne USB-Host) hin.