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擺脫手動測試!從容應(yīng)對車載以太網(wǎng)物理層一致性測試


  來源: 羅德與施瓦茨中國 時間:2021-09-01 編輯:清風(fēng)
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車載以太網(wǎng)成為面向未來應(yīng)用的新型車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)


車載以太網(wǎng),簡而言之,即將熟悉的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的以太網(wǎng)技術(shù)經(jīng)過修改和優(yōu)化,以應(yīng)用在汽車上,使其能滿足未來車內(nèi)高速通信的需求



車載以太網(wǎng)的歷史并沒有那么久遠(yuǎn)。雖然很多年前就已經(jīng)開始了這項技術(shù)的研究,但是IEEE是在2015-2016年才形成了IEEE802.3bw以及802.3bp標(biāo)準(zhǔn),分別對車載以太網(wǎng)100M速率(簡稱100base-T1)以及1000M速率(簡稱1000base-T1)的通信標(biāo)準(zhǔn)做出了明確的規(guī)定。近兩年又推出了IEEE802.3cg以及IEEE 802.3ch,分別制定了車載10M速率(10base-T1S)以及車載2.5G/5G/10G速率(MultiGbase-T1)標(biāo)準(zhǔn)。與此同時,OPEN ALLIANCE聯(lián)盟也對ECU級的測試項目和評估標(biāo)準(zhǔn)做出了規(guī)定,目前TC8主要針對100/1000base-T1的ECU測試,而MultiGbase-T1會在TC15中完成。


車載以太網(wǎng)發(fā)展迅速,越來越受到汽車產(chǎn)業(yè)界的重視。尤其在隨著5G、車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛等應(yīng)用的出現(xiàn),傳統(tǒng)的低速總線技術(shù)無法滿足多傳感器、攝像頭數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)量的傳輸要求。同時,V2X也對通信低延遲和實(shí)時性提出了嚴(yán)苛需求。因此,廠商紛紛借助車載以太網(wǎng)來構(gòu)建新型車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。


總線速率的提升為工程師測試帶來挑戰(zhàn)


在以CAN/FlexRay等為代表的低速總線中,由于數(shù)據(jù)傳輸速率較低(例如普遍使用的CAN總線速率最高為1Mbps,而常用的為500Kbps),工程師在調(diào)測時,往往更多側(cè)重于模塊功能化調(diào)試。示波器作為常用工具,在調(diào)測時比較容易,且示波器具備的協(xié)議觸發(fā)和解碼功能可以幫助工程師捕獲特定 CAN信號幀并解碼查看,定位故障。如圖1所示。


圖1 CAN總線解碼功能示意圖


然而,在對更高速的車載以太網(wǎng)接口做驗(yàn)證時,情況會復(fù)雜很多,需要進(jìn)行物理層一致性測試。


首先,隨著被測信號速率的提升,為了保證信號完整性需要使用更大帶寬的示波器。選擇示波器的帶寬時,可參考表1。


表1 車載以太網(wǎng)速率測試所需示波器帶寬


IEEE 802.3協(xié)議和OPEN ALLIANCE針對各個不同的速率也明確規(guī)定了不同的測試項目及評估標(biāo)準(zhǔn)。以最新發(fā)布的10G速率的IEEE802.3ch為例,發(fā)射端物理層的測試內(nèi)容包括最大輸出壓降,發(fā)射端線性度,抖動(確定性抖動/隨機(jī)抖動),功率譜密度,差分電壓峰值,時鐘頻率,回波損耗等測試項目,其中回波損耗需要使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀來測試。


工程師憑借調(diào)試低速總線的經(jīng)驗(yàn),通過手動測試可能無法有效完成這些測試任務(wù)。例如:在低速總線測試時,比較少關(guān)注抖動細(xì)節(jié),更沒有討論確定性抖動或隨機(jī)抖動的必要。功率譜密度,回波損耗這些指標(biāo)也很少涉及;最大輸出壓降的測試原理比較簡單,但是測試過程繁瑣,要求能夠準(zhǔn)確測試信號波形中距離第一個過零點(diǎn)4ns位置和16ns位置的電壓差。如果手動測試,不僅效率低,而且會由于人為設(shè)置測量而造成誤差;高速信號的測試對連接夾具也提出了高要求,不合格的夾具可能導(dǎo)致過大的衰減,導(dǎo)致測試結(jié)果失敗。


一致性測試方案讓自動測試成為可能


羅德與施瓦茨(以下簡稱"R&S公司")的示波器可以提供K24(100base-T1), K87(1000base-T1), K88(MultiGbase-T1), K89(10base-T1)車載以太網(wǎng)一致性測試軟件。如圖2是RTP系列示波器的10Gbase-T1的軟件界面,支持的測試項目與IEEE 802.3ch發(fā)射端的定義保持一致。


圖2 RTP-K88 10Gbase-T1測試軟件界面


以10G速率車載以太網(wǎng)為例,從以下幾個方面來了解測試時的注意事項,以及一致性軟件是如何簡化測試過程。


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