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汽车以太网测试

实现可靠性与互操作性

ADAS、智能安全系统和人机子系统生成在车内传输的大量数据。 此外,提高汽车子系统间集成度的要求也推动基础架构发生变化:从简单环形网络变成更复杂的拓扑网络,包括连接各骨干网络的网关。

汽车以太网源于成熟的 IT 技术并满足容量和集成度的需求。与非汽车以太网不同,汽车总线使用非屏蔽的单绞线以便减轻重量并降低成本。它使用 PAM3/PAM4 调制实现高数据速率和可靠性。

根据特定的应用和要求,汽车车载网络可以由多种标准和速度组成。汽车中有 90% 的车载网络通信速度低于 10 Mbps。低速 CAN/CAN-FD、LIN、FlexRay、SENT、PSI5 和 CXPI 标准的工作速率最高为 10 Mbps。自动驾驶汽车和联网车辆等较新应用需要更快的车载网络,因此 IEEE 推出了基于 IP 的汽车以太网 100BASE-T1 (P802.3bw)、多千兆位以太网 (IEEE 802.3ch)、1000BASE-T1 (802.3bp) 和 10BASE-T1S (IEEE 802.3cg) 标准。

为了扩展基于 IP 的车载网络标准的覆盖范围,IEEE 最近引入了多千兆位以太网 (IEEE 802.3ch) 标准,该标准可通过 PAM4 编码方案以 2.5Gbps、5Gbps 和 10Gbps 的速率运行。

为了确保硬件的互操作性并确保汽车在不同工作条件下可靠运行,信号电平、噪声和时钟特性具有严格约束。尽管非常适合固定以太网网络,这些标准规定的测试技术已经为习惯使用 CAN 和 LIN 等更低串行总线的许多汽车工程师带来全新设计挑战。

验证设计

一旦制成原型网络设备,则需要提出并检定设计,以确保其符合规范。

泰克示波器是提出并检定汽车以太网设计的有用工具。

  • 通过高级测量和分析工具在不同用例下全面检定
  • 幅度和时间测量等自动测量以及统计分析和直方图是开始检查信号质量的好方法
  • 眼图是评估 PAM3 信令是否具有噪声和信号完整性问题的最快方法
  • 抖动分析工具提供主/从时钟抖动的完整曲线,包括时间间隔误差 (TIE) 和周期间 Rj/Dj 测量
eye diagram automotive Ethernet testing

眼图是查看复杂 PAM3 波形的最佳方法

速度调试和故障排除

预计用于有时失效且需要迅速调试来找出根本原因的复杂网络系统或器件。 汽车以太网的较高数据速率和嵌入式时钟对噪声和功率变化比较敏感。

以评估波形作为故障排除过程一部分的工程师经常发现 PAM3 信号比较难调试。 另外,由于汽车以太网是一种双向总线,准确捕获有用信号可能极具挑战。

配备高级分析软件的泰克示波器提供您忘记规格标记时快速有效进行故障排除所需的工具。

  • TIE 和直方图,对时钟恢复问题进行故障排除
  • 眼图,快速评估 PAM3 信号
  • 高级抖动分析,通过确定抖动为随机还是确定性抖动来确定噪声源
  • 延时触发功能
  • FFT 分析,隔离干扰源
troubleshooting automotive Ethernet design

对复杂系统进行故障排除需要多通道测量和有效的信号完整性工具,例如 FFT 和抖动分析。

automotive Ethernet compliance automotive Ethernet compliance

自动测试(例如此功率频谱密度测试)通过比较结果与测试限制值来确定符合标准。

满足一致性要求

由于子系统在联网环境中的集成度增加,工程师必须提供客观且可以证实的证据来证明:各设备均可交互操作,各 ECU 均可与其他 ECU 可靠通信。 这些要求也涵盖 EMI/EMC 和 ESD 测试。

但是,在采用更复杂、高速 Mbps 和 Gbps 串行技术时,测试可能极具挑战。

泰克多年致力于进行高速一致性测试并将在较新汽车技术的测试中应用此专业知识。一致性解决方案包括对 100BASE-T1 (802.3bpTM) 以及 BroadR-Reach 或 100BASE-T1 (802.3bwTM) 的支持。最新的法规遵从解决方案适用于千兆以太网(IEEE 802.3ch)和10BASE-T1S(802.3cg)。均满足 OPEN 联盟规定的测试要求。泰克示波器和频谱分析仪也可以用于 ESD 和 EMC 测试。

引入信号分离进行汽车以太网测试

汽车以太网的信号检定和协议测试从设计到验证再到维护都会带来挑战。查看 ECU 1和 ECU 2 之间的实际数据、评估全双工模式下的信号完整性以及在不断开电缆的情况下在系统级别检查协议数据,这增加了测试的复杂性、时间和费用。独特信号分离解决方案克服了市场上现有产品组合的缺点,使客户能够:

automotive Ethernet signal separation

汽车以太网测试解决方案

测试汽车以太网通常需要使用示波器、相应探头、信号源、软件和测试夹具。为了满足您的需求,泰克提供一系列完整的信号质量和一致性测试解决方案。

汽车以太网测试 示波器 软件 探头 信号源 夹具
信号质量测试
(信号分离、协议解码、信号质量和调试)
5 系列 MSO(仅 Windows)
6 系列 B MSO(仅 Windows)
选项 5/6 -AUTOEN-SS:信号分离
选项 5/6 -PAM3(汽车以太网信号分析)
选项 5/6 -SRAUTOEN1(100BASE-T1 协议解码)
选项 5/6 -DJA(抖动分析)
TDP1500/TDP3500
TCP0030A / P6022
  视 ECU 而定
如需相关信息,请联系泰克
OPEN 联盟/IEEE PMA Tx 一致性测试 5 系列 MSO(仅 Windows)
6 系列 B MSO(仅 Windows)
选项 5/6-CMAUTOEN10(10BASE-T1S 一致性) TDP1500 AFG31000 系列(回波损耗) TF-XGBT
选项 5/6-CMAUTOEN(100BASE-T1/1000BASE-T1 一致性) TDP1500,TDP3500 AFG31000AWG5200 系列(失真和回波损耗) TF-XGBT,TF-BRR-CFD
DPO70000C / DX
DPO70000SX
选项 BRR(100BASE-T1/1000BASE-T1 一致性) TDP1500,TDP3500 AFG31000AWG5200 系列(失真和回波损耗) TF-XGBT,TF-BRR-CFD
DPO70000DX
DPO70000SX
选项 AUTOEN10G(多千兆位以太网一致性) P7700 系列(可选) 不适用 PCB S3401 SB 396373*1
*有关更多信息,请联系泰克

自动测试软件可以安装到新仪器、添加到现有仪器,或在同一系列的一组示波器中共享。有关更多信息,请联系泰克。

在其他联网汽车应用中是否面临挑战?