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全双工通信带来测试挑战,泰克信号分割法让你独具慧眼


  来源: 泰克 时间:2019-11-05 编辑:清风
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随着汽车行业加快转向汽车以太网技术,全方位设计验证对保证多个ECU之间的互操作能力和可靠运行至关重要。汽车以太网概念是由OPEN联盟SIG提出来的,也叫IEEE 802.3bw (原BroadR-Reach),是为汽车联网应用设计的一种以太网物理层标准,如高级安全功能、舒适和信息娱乐功能。通过汽车以太网,多个车载系统可以经过一条非屏蔽单绞线电缆同时访问信息。对汽车制造商来说,这一技术降低了联网成本和线缆重量,同时提高了信号带宽。

为实现更高的信号带宽,汽车以太网在双绞线电缆上采用全双工通信链路,支持同时收发功能及PAM3信令。采用PAM3实现全双工通信,可能会令查看汽车以太网业务及信号完整性测试变得非常复杂。

OPEN联盟为元器件、信道和互操作能力制订了汽车以太网测试规范。测试系统整合了电子控制单元(ECU)、连接器和非双绞线电缆。测试要求系统在车内苛刻的环境条件和噪声条件下工作。为此,用户必需能够在系统级表征和查看信号完整性和业务,才能执行可靠性测试。客户需要在系统级进行信号完整性测试的应用实例有:

• TC8信号质量测试
• ECU元器件表征和测试
• 汽车以太网电缆、连接器、电缆长度和路由表征和测试
• 电磁噪声或高斯噪声测试
• 大电流注入测试
• 生产单元测试
• 汽车系统对汽车以太网性能的影响
DC马达开/关
发动机开/关
• 汽车以太网系统调试

泰克建议在设计阶段执行信号完整性测试,在系统整合前确定潜在的问题。

图1:汽车以太网全双工通信链条。


全双工通信和测试挑战

全双工通信及PAM3信令为在真实世界条件下验证ECU增加了复杂度。大多数串行标准都在单工模式下工作,一次只有一台设备通信,有些通信标准对发送和接收使用一条单独的链路,而在汽车以太网中,主设备和从设备可以通过同一条链路同时通信。(参见图1)

因此,来自主设备的信号与来自从设备的信号相互叠加。主设备知道它发送的是哪些数据,它可以从叠加的信号中确定从设备的信号,反之亦然。尽管收发机是为处理这种情况而设计的,但在示波器上隔离信号,进行信号完整性测试或协议解码几乎是不可能的。

主信号与从信号没有分开时看到的汽车以太网信号。


为了在链路上进行信号完整性分析,使用示波器在实际系统环境中进行协议解码,汽车设计人员必需分开查看每条链路,用户必须先把信号分开,然后再进行分析。

应该指出的是,最好在汽车整合阶段执行信号完整性测试,选择电缆、检查ECU在电磁噪声条件下的性能,确定最优的电缆长度和路由等。对这类分析,可以把眼图测试作为非常重要的工具,来查看系统健康状况,我们在后面将对此展开讨论。

分隔汽车以太网PAM3信号

目前,有两种方法把主信号与从信号分开。第一种是传统方法,要求用户断开或剪断汽车以太网电缆,插入定向耦合器来分隔和测试信号。这种方法在以最小干扰实现准确测试方面本身存在着缺陷。第二种方法也就是泰克信号分隔方法,这是一种新方法,采用先进的软件和探头,非插入式分隔信号,用户可以更清楚地查看真实的信号。这种方法克服了传统定向耦合器方法的缺点。下面我们将讨论并比较这两种方法。

定向耦合方法

如前所述,定向耦合器方法要求断开汽车以太网电缆,输入定向耦合器分隔信号。在系统级剪断电缆并不是一件易事,因此这种方法并不适合进行系统级测试。

通过这种方法,用户可以查看主信号和从信号,但它引入了插损和回损,很难确定错误是系统引起的,还是新增硬件引起的。此外,尽管我们可能能够消除定向耦合器的影响,但反嵌可能会放大系统中的噪声,影响测量和表征精度。


定向耦合器方法。

关键词:全双工通信 汽车以太网 测试    浏览量:531

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