01 介紹

虹科模塊化儀器減小了傳統(tǒng)儀器的尺寸，因此它們可以安裝在電路卡上。多個(gè)卡可以插入到具有通用計(jì)算機(jī)接口、電源和互連的框架中。模塊化儀器框架包括使用標(biāo)準(zhǔn)PCIe接口的計(jì)算機(jī)、PXI測(cè)試框架或基于LXI的盒子。通常，工程師使用多張卡并將其配置到一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中。該系統(tǒng)可能包含多個(gè)儀器、具有多個(gè)通道的單一儀器類型，或兩者的組合。

下圖顯示了配備兩個(gè)PCIe模塊化數(shù)字化儀的便攜式計(jì)算機(jī)。這種緊湊、獨(dú)立的裝置可在車輛內(nèi)使用，允許在車輛行駛時(shí)進(jìn)行測(cè)量。

基于PXI的模塊化系統(tǒng)不那么自主，但在單個(gè)板條箱中提供更多的模塊化儀器。他們需要外接顯示器和鍵盤。虹科Spectrum的虹科digitizerNETBOX等基于LXI的系統(tǒng)非常適合實(shí)驗(yàn)室安裝和移動(dòng)使用，通過LAN提供大量通道和連接，可直接連接筆記本電腦或遠(yuǎn)程控制室監(jiān)控。

02 車載電子

車載電子子系統(tǒng)的基礎(chǔ)是微處理器。下圖為顯示微控制器、存儲(chǔ)器和外圍接口的通用車載微處理器。傳感器和其他控制器使用微控制器底部顯示的各種車輛特定接口進(jìn)行通信。

這些微處理器與標(biāo)準(zhǔn)微處理器的不同之處在于具有更高的環(huán)境和可靠性標(biāo)準(zhǔn)，以及增加了專用車輛總線和接口，例如CAN、LIN和PSI5。這些接口允許微處理器與其他處理器、傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行通信。

控制器局域網(wǎng)或CANbus是此處顯示的最復(fù)雜的數(shù)據(jù)總線，是許多汽車數(shù)據(jù)鏈路的主干。在其基本形式中，它使用帶有8字節(jié)數(shù)據(jù)包的差分信號(hào)通過兩線總線以20kb/s到1Mb/s的速度交換數(shù)據(jù)。更新的版本CAN靈活數(shù)據(jù)速率(CAN FD)將數(shù)據(jù)內(nèi)容擴(kuò)展為64字節(jié)數(shù)據(jù)包，以高達(dá)12Mb/S的速度交換。

本地互連網(wǎng)絡(luò)或LIN總線是一種成本較低的總線，用于幫助降低非關(guān)鍵應(yīng)用的成本。它使用兩個(gè)、四個(gè)或八個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)幀通過單根線以高達(dá)20kb/s的速度運(yùn)行。

PSI5接口用于將多個(gè)傳感器連接到電子控制單元，并已用作安全氣囊和相關(guān)約束系統(tǒng)的主要傳感器通信總線。它是使用曼徹斯特編碼以高達(dá)189kb/S的速度運(yùn)行的兩線總線。

03 虹科數(shù)字化儀的應(yīng)用

最常用的模塊化儀器是數(shù)字化儀。虹科數(shù)字化儀是一種電子采集設(shè)備，它采集模擬波形，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)對(duì)其進(jìn)行采樣和數(shù)字化，并將數(shù)字化的樣本發(fā)送到緩沖區(qū)，以便在計(jì)算機(jī)處理之前將其保存。虹科Spectrum等模塊化儀器供應(yīng)商提供的數(shù)字化儀具有8到16位的ADC分辨率，模擬帶寬高達(dá)1.5GHz，采樣率高達(dá)每秒5Giga采樣(GS/s)，每張卡有1到16個(gè)通道。為同步多張卡做準(zhǔn)備，每個(gè)系統(tǒng)最多允許16個(gè)卡（或最多256個(gè)完全同步的通道）。這些儀器系統(tǒng)可無限重新配置，以在車載嵌入式系統(tǒng)中采集、存儲(chǔ)和測(cè)量信號(hào)。

可以選擇虹科數(shù)字化儀以匹配每個(gè)接口的數(shù)據(jù)速率和帶寬要求，以及更常見的處理器和相關(guān)操作。

圖1：獲取來自轉(zhuǎn)向角傳感器的CANbus數(shù)據(jù)包，并使用虹科Spectrum M2p.5946-X4 4通道、80MS/s、16位數(shù)字化儀和SBench6軟件測(cè)量信號(hào)的物理層屬性。

考慮監(jiān)控CANbus接口的任務(wù)。用于此測(cè)量的數(shù)字化儀具有可遠(yuǎn)程配置的輸入，允許每個(gè)通道的單端或差分輸入。在這種情況下，使用了差分輸入。結(jié)果如圖3所示。該采集使用虹科Spectrum的SBench6軟件顯示，該軟件允許分析接口的物理層?？梢则?yàn)證信號(hào)的幅度和時(shí)序，以確保符合CANbus標(biāo)準(zhǔn)。

信號(hào)幅度的基本測(cè)量，包括峰峰值、最大值和最小值，可以表征數(shù)據(jù)包。對(duì)上升和下降時(shí)間進(jìn)行額外的計(jì)時(shí)測(cè)量，以確?？偩€信號(hào)的完整性。