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一文讀懂:車載以太網(wǎng)一致性測試解決方案


  來源: 鼎陽硬件智庫 時(shí)間:2024-08-04 編輯:清風(fēng)
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作者丨鼎陽科技 張賀陽


引言



近年來,主要受信息娛樂系統(tǒng),先進(jìn)的駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS),動力傳動系統(tǒng)和車身電子設(shè)備的推動,汽車的電氣系統(tǒng)越來越復(fù)雜。每次性能的提高都需要更快的數(shù)據(jù)傳輸速率,由于當(dāng)今車輛中的各種電子控制單元(ECU)之間需要共享大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),車載以太網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。


與同為汽車總線的CAN/LIN低速背板不同,車載以太網(wǎng)需要進(jìn)行一致性測試,根據(jù)IEEE和OPEN 聯(lián)盟的規(guī)定,車載以太網(wǎng)的物理層(PHY)根據(jù)速率被分為了百兆車載以太網(wǎng)(100base-T1)和千兆車載以太網(wǎng)(1000base-T1)。


1、難點(diǎn)與挑戰(zhàn)


不論是100base-T1還是1000base-T1的測試,都涉及到多臺設(shè)備協(xié)同工作,這對于產(chǎn)品的相互控制進(jìn)行測試項(xiàng)的配置和數(shù)據(jù)的讀寫都有了更高的要求,對于公司的產(chǎn)品豐富度也是一個(gè)挑戰(zhàn)。


對于自動化測試應(yīng)用,能夠穩(wěn)定地自動捕獲信號是一大挑戰(zhàn),工程師花費(fèi)了數(shù)千小時(shí)來學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)并且創(chuàng)建了自動化、重復(fù)性強(qiáng)的一致性測試。這些一致性測試軟件可以根據(jù)IEEE/OPEN Alliance規(guī)范自動執(zhí)行物理層測試。


車載以太網(wǎng)一致性測試常見測試項(xiàng)有:

l  基本的一致性測試

l  失真測試

l  回波損耗測試


2、一致性測試的必要性


新串行總線數(shù)據(jù)速率的更高要求


隨著數(shù)據(jù)速率的提高,數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線之間愈發(fā)嚴(yán)重的偏移越來越難以在并行總線中解決,工程師們給出的解決方案是使用快速串行通道。


較新的串行總線結(jié)構(gòu)正在迅速取代高速數(shù)字系統(tǒng)的并行總線結(jié)構(gòu),這些協(xié)議配有嵌入式時(shí)鐘,可以實(shí)現(xiàn)簡單路由以及每個(gè)引腳更高帶寬的目標(biāo)。


然而,這些串行互連也遇到了一些自身的問題,為了保持與較早的并行總線相同的總帶寬,新串行總線需要增加其數(shù)據(jù)速率。


物理層元器件的影響不可忽視


隨著串行互連的數(shù)據(jù)速率增加,從 0 邏輯電平到 1 邏輯電平的數(shù)據(jù)瞬變上升時(shí)間變短。這種較短的上升沿在傳輸線的阻抗不連續(xù)處會造成很大的反射,從而使遠(yuǎn)端的眼圖效果變差。因此,在設(shè)計(jì)電路時(shí)不能再忽略物理層元器件如印刷電路板走線、連接器、電纜和集成電路封裝帶來的影響。


實(shí)際上,在很多情況下,芯片的速度已經(jīng)快到使得物理層器件成為瓶頸。為了在整個(gè)通道中保持信號完整性,各種串行總線中大量使用了擁有良好的共模抑制比的差分電路。但與此同時(shí),差分傳輸線加上高速數(shù)據(jù)的微波效應(yīng)讓工程師對新的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具提出了需求。


我們迫切地需要一個(gè)測試測量解決方案,以便對高速數(shù)字互連中看到的復(fù)雜微波特性進(jìn)行簡單的表征,一致性驗(yàn)證應(yīng)運(yùn)而生。


車載以太網(wǎng)中更為嚴(yán)格的傳輸要求


與傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)相比,車載以太網(wǎng)僅需要使用1對雙絞線,而工業(yè)以太網(wǎng)則需要多對,線束較多。同時(shí),工業(yè)以太網(wǎng)一般使用RJ45連接器連接,而車載以太網(wǎng)并未指定特定的連接器,連接方式更為靈活小巧,能夠大大減輕線束重量。


除此以外,車載以太網(wǎng)物理層需滿足車載環(huán)境下更為嚴(yán)格的EMC要求,對于非屏蔽雙絞線的傳輸距離需達(dá)到15m(屏蔽雙絞線達(dá)40m)。面對如此嚴(yán)格的傳輸要求,業(yè)界統(tǒng)一了接口標(biāo)準(zhǔn),也就是車載以太網(wǎng)物理層一致性驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)。


以太網(wǎng)控制器和物理介質(zhì)連接的模塊叫做物理層,在出廠之前,制造商必須驗(yàn)證以太網(wǎng)接口的一致性,確保接口的正確的電氣性能。


不滿足規(guī)范要求的產(chǎn)品可能會導(dǎo)致車載以太網(wǎng)信號質(zhì)量惡化、通信異常,或?qū)е聡?yán)重EMC問題。


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