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與過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)的汽車相比，有一個(gè)明顯的趨勢(shì)：汽車已經(jīng)成為一個(gè)帶輪子的數(shù)據(jù)中心。在每輛車安全系統(tǒng)、機(jī)載傳感器、導(dǎo)航系統(tǒng)等數(shù)據(jù)流量以及對(duì)這些數(shù)據(jù)的依賴都在迅速增長(zhǎng)。 未來(lái)幾年，我們預(yù)計(jì)每輛車將看到100多輛ECU，聯(lián)網(wǎng)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)每天會(huì)攜帶幾個(gè)TB數(shù)據(jù)。

芯片采購(gòu)網(wǎng)專注于整合國(guó)內(nèi)外授權(quán)IC代理商現(xiàn)貨資源，芯片庫(kù)存實(shí)時(shí)查詢，行業(yè)價(jià)格合理，采購(gòu)方便IC芯片，國(guó)內(nèi)專業(yè)芯片采購(gòu)平臺(tái)。

圖 1. 傳感器與 ECU 越來(lái)越多的數(shù)據(jù)需要更快的數(shù)據(jù)速率和更寬的帶寬

隨著傳感器的數(shù)量和靈敏度的增加，它們會(huì)產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)。可以想象，10~20個(gè)攝像頭提供360度全景視圖，所有攝像頭發(fā)送1080p ( 現(xiàn)在 ) 或 4K ( 將來(lái) ) 像素深度來(lái)自高清數(shù)據(jù)流 16 上升到20甚至24位。這些數(shù)字正在迅速疊加：一個(gè)支持 24 位像素深度 4K 攝像頭以每秒10-30幀的速率生成每幀 199 Mb的數(shù)據(jù)。盡管 1 Gbps現(xiàn)在速度可能夠了，但很快就需要10Gbps。

目前，IVNs采用預(yù)處理硬件簡(jiǎn)化傳感器上的數(shù)據(jù)。不幸的是，它會(huì)影響響響應(yīng)時(shí)間，降低圖像質(zhì)量，從而限制可用的檢測(cè)距離。新的解決方案是 2 - 8 Gbps 速率把原 將始數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊�中式電影系統(tǒng) (SoCs) 或一般處理表 元 (GPUs)，SoC或GPU可以對(duì)輸入TexasInstruments代理壓縮實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。IVNs在域控制器結(jié)構(gòu)中，傳感器將原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚韱卧��?

速度達(dá)到10 Gbps，汽車以太網(wǎng)將承載高速數(shù)字 包括：

? IEEE 802.3cg, 10BASE-T1, 10 Mbps；

? IEEE 802.3bw, 100BASE-T1, 100 Mbps；

? IEEE 802.3bp, 1000BASE-T1, 1 Gbps；

? IEEE 802.3ch, 10GBASE-T1, 2.5/5/10 Gbps。

考慮到可用的數(shù)據(jù)速率和對(duì)這些性能的需求不斷增加，以及減輕電纜重量，許多行業(yè)觀察家對(duì)汽車以太網(wǎng)的發(fā)展和聯(lián)網(wǎng)車載節(jié)點(diǎn)的數(shù)量非常樂(lè)觀。

汽車以太網(wǎng)的概念是由的 OPEN 聯(lián)盟 SIG 也提出了 叫 IEEE 802.3bw ( 原 BroadR-Reach)，是為汽車聯(lián) 以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)，如先進(jìn)的安全工作 能、舒適、信息娛樂(lè)功能。通過(guò)汽車以太網(wǎng)，多輛車 通過(guò)系統(tǒng)可以通過(guò)非屏蔽單絞線電纜訪問(wèn)信 息。這項(xiàng)技術(shù)降低了汽車制造商的聯(lián)網(wǎng)成本 電纜重量增加了信號(hào)帶寬。

為實(shí)現(xiàn)更高的信號(hào)帶寬，汽車以太網(wǎng)在雙絞線電纜上采用全雙工通信鏈路，支持同時(shí)收發(fā)功能和 PAM3信令。采和PAM實(shí)現(xiàn)全雙工通信，可能會(huì)檢查汽車 以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和信號(hào)完整性測(cè)試變得非常復(fù)雜。

OPEN 聯(lián)盟制定了汽車零部件、信道和互操作能力 車輛以太網(wǎng)測(cè)試規(guī)范。測(cè)試系統(tǒng)集成了電子控制單元 (ECU)、連接器和非雙絞線電纜。測(cè)試要求系統(tǒng)在惡劣的環(huán)境和噪聲條件下工作。因此，用戶必須 只有在系統(tǒng)級(jí)表征和查看信號(hào)完整性和業(yè)務(wù)時(shí)才能執(zhí)行 可靠性測(cè)試。

客戶需要在系統(tǒng)級(jí)進(jìn)行信號(hào)完整性測(cè)試的應(yīng)用實(shí)例:

? TC8 信號(hào)質(zhì)量測(cè)試

? ECU 組件的表征和測(cè)試

? 汽車以太網(wǎng)電纜、連接器、電纜長(zhǎng)度和路征 測(cè)試

? 電磁噪聲或高斯噪聲測(cè)試

? 大電流注入試驗(yàn)

? 生產(chǎn)單元測(cè)試

? 汽車系統(tǒng)對(duì)以太網(wǎng)性能的影響 - DC 馬達(dá)開(kāi) / 關(guān) - 發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi) / 關(guān)

? 汽車以太網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)試

在系統(tǒng)集成之前，建議在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行信號(hào)完整性測(cè)試 確定潛在問(wèn)題。

圖2. 以太網(wǎng)全雙工通信鏈

挑戰(zhàn)：并排測(cè)試多條總線

測(cè)試車載網(wǎng)絡(luò)需要對(duì)整個(gè)車輛進(jìn)行可靠性驗(yàn)證 包括互操作能力、抗干擾能力、串?dāng)_和干擾源。檢驗(yàn)運(yùn) 通信功能和可靠性將涵蓋汽車內(nèi)部的每一個(gè) ECU 管 連接總線的系統(tǒng) ( 下圖 )。汽車數(shù)據(jù)密集 度越來(lái)越高，測(cè)試可以保證生命周期各個(gè)階段的安全 包括開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證、生產(chǎn)和維護(hù)在內(nèi)的運(yùn)行變得至關(guān)重要 和保養(yǎng)。

圖 3. 車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示例

測(cè)試挑戰(zhàn) #1:調(diào)試總線

車載通信可能仍受到噪聲、電路板布線和啟動(dòng) / 關(guān) 閉合時(shí)的影響，導(dǎo)致總線錯(cuò)誤和鎖定過(guò)多。 多條總線同時(shí)在封閉的汽車空間內(nèi)運(yùn)行，可能會(huì)生產(chǎn) 生 EMI，導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量差。預(yù)一致性測(cè)試可以幫助你 隔離和識(shí)別信號(hào)質(zhì)量和總線性能問(wèn)題的原因 通過(guò)對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn) EMI 與電磁兼容 (EMC) 正式測(cè)試的能力，如 CISPR 12、CISPR 25、 EN 55013、EN 55022 ( 被 EN 55032 替代 ) 和 CFR Title 47, Part 15。

測(cè)試挑戰(zhàn) #2:檢查電氣一致性

確保汽車之間和內(nèi)部可靠的低延遲數(shù)據(jù)流 系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。汽車以太網(wǎng)擁有 IEEE 和 OPEN 一套復(fù)雜的聯(lián)盟合規(guī)測(cè)試，包括各種 確保電氣要求符合標(biāo)準(zhǔn)。這些測(cè)試通常是設(shè)計(jì)的， 在驗(yàn)證和生產(chǎn)過(guò)程中執(zhí)行。在汽車以太網(wǎng)中，物理 (PHY) 層層電氣測(cè)試覆蓋發(fā)射機(jī) / 接收機(jī)(收發(fā)機(jī))性能多 如下表所示。這些測(cè)量的具體目標(biāo)是 測(cè)試物理介質(zhì)連接（PMA）與各種電氣參數(shù)據(jù)相比， 一致性。

圖 4. 100/1000BASE-T1 電氣測(cè)試列表

測(cè)試挑戰(zhàn) #3： 驗(yàn)證協(xié)議的合規(guī)性和系統(tǒng)性能

汽車以太網(wǎng)被稱為三電平PAM或PAM3的技術(shù)， 在相同的時(shí)鐘頻率上實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。在 PAM3 每個(gè)電平必須在特定電壓和相對(duì)緊張的容量范圍內(nèi)運(yùn)行。 這些信號(hào)可能相當(dāng)復(fù)雜，但基于示波器的眼圖測(cè)量可以有效地確定相對(duì)于信號(hào)編碼所需的信號(hào)性能 ( 即協(xié)議測(cè)試 )。眼圖的關(guān)鍵指標(biāo)是眼高、眼寬、線性度和厚度 ( 下圖 )。綜合這些指標(biāo)， 提供實(shí)用信息表明信號(hào)能提供多正確可靠 編碼信息。

圖 5. 累計(jì)眼圖為在一個(gè)或多個(gè)周期內(nèi)查看和表示多電平信號(hào)提供了有效的途徑

還指出，汽車以太網(wǎng)采用全雙工操作，因此鏈 兩臺(tái)設(shè)備可同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的共享網(wǎng)絡(luò)相比，這提供了三個(gè)相關(guān)的優(yōu)勢(shì)：第一，兩個(gè)設(shè)備可以一次收發(fā)數(shù)據(jù)，而不是輪流收發(fā)數(shù)據(jù)；第二，系統(tǒng) 帶寬應(yīng)該更大；第三，全雙工可以在不同的設(shè)備(如 同時(shí)實(shí)現(xiàn)主設(shè)備與設(shè)備之間的多次會(huì)話。 除了這些復(fù)雜的情況外，汽車工程師還面臨著另一個(gè)挑戰(zhàn)：采用 PAM3 全雙工通信信令使其難以先查看汽車以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，再充分表示信號(hào)完整性。如果您想在鏈路上進(jìn)行信號(hào)完整性分析，并在真實(shí)的系統(tǒng)環(huán)境中解碼協(xié)議 ( 使用示波器 )，設(shè)計(jì)師必須單獨(dú)檢查 查看每個(gè)鏈路，需要先隔離信號(hào)，再進(jìn)行分析。

圖 6. 實(shí)際車載以太網(wǎng)信號(hào)，主從信號(hào)不能分開(kāi)

節(jié)點(diǎn)之間的可靠通信對(duì)汽車的運(yùn)行至關(guān)重要。因此，我們強(qiáng)烈建議在系統(tǒng)級(jí)測(cè)試信號(hào)完整性和協(xié)議，包括不同的電纜長(zhǎng)度、注入噪聲等。

測(cè)試挑戰(zhàn) #4:獲取排障調(diào)試所需信息

無(wú)論問(wèn)題是總線性能，EMI、信號(hào)質(zhì)量由兩個(gè)基本指標(biāo)決定，然后決定電氣一致性或協(xié)議一致性 數(shù)據(jù)性能，即幅度和定時(shí)性。精確運(yùn)輸這兩個(gè)指標(biāo) 對(duì)于確保數(shù)字信息通過(guò)總線成功傳輸至關(guān)重要。由 總線速度越來(lái)越快，信號(hào)調(diào)制技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜(如 PAM3)，這也變得越來(lái)越困難。 在調(diào)試開(kāi)始時(shí)，通常有六個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題 眾所周知：

? 幅度問(wèn)題：振鈴、頂降、欠幅脈沖

? 邊沿畸變：電路板布線問(wèn)題，端接不當(dāng)，電路問(wèn)題

? 反射：電路板布線問(wèn)題，端接不當(dāng)

? 串?dāng)_：信號(hào)耦合，EMI

? 地電平彈跳：電源和地面電路吸收電流過(guò)多

? 抖動(dòng)：噪聲、串?dāng)_、定時(shí)不穩(wěn)定

如果沒(méi)有足夠的頻率覆蓋，示波器是首選的測(cè)量工具 覆蓋范圍、通道數(shù)、附件和屏幕分析功能、障礙物排除和調(diào)試 這個(gè)過(guò)程可能會(huì)變得極其繁瑣和耗時(shí)。

泰克以太網(wǎng)解決方案

標(biāo)準(zhǔn)化一致性測(cè)試

泰克科技致力于測(cè)量車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的前沿標(biāo)準(zhǔn)和一致性 試。 在 IEEE、Open Alliance、HD-BASE 聯(lián) 盟 及 MIPI A-PHY 積極參與和提供行業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)組織 領(lǐng)先的解決方案。下表給出了一致性測(cè)試速查表：

表格 1 以太網(wǎng)一致性測(cè)試速查表

系統(tǒng)級(jí)信號(hào)完整性：查看真實(shí)信號(hào)

在單對(duì)雙絞線上分離以太網(wǎng)的主從信號(hào)有兩種方法：

1. 定向耦合方法

要求用戶切斷或切斷汽車以太網(wǎng)電纜，插入定向耦合 對(duì)信號(hào)進(jìn)行分隔和測(cè)試。該方法在最小干擾下準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn) 測(cè)試本身就有缺陷。系統(tǒng)級(jí)切斷電纜不是 很容易，所以這種方法不適合系統(tǒng)級(jí)測(cè)試。 用戶可以通過(guò)這種方式查看主信號(hào)和從信號(hào)，但它 很難確定錯(cuò)誤是由系統(tǒng)或新硬件引起的。此外，盡管我們可能會(huì)消除固定 對(duì)耦合器的影響，但反嵌可能會(huì)放大系統(tǒng)中的噪聲，影響測(cè)量和表征精度。

直到最近，定向耦合方法一直是默認(rèn)的汽車以太網(wǎng)測(cè)試方法，因?yàn)闆](méi)有基于軟件的泰克信號(hào)分隔測(cè)試方法。

圖 7. 汽車以太網(wǎng)定向耦合設(shè)備信號(hào)分離法

圖 8. 以太網(wǎng)泰克信號(hào)分隔方法

2. 泰克信號(hào)分隔法

泰克信號(hào)分隔法 2019 年 7 月問(wèn)世，它同時(shí)從主 測(cè)試點(diǎn)和從測(cè)試點(diǎn)分離電壓波形和電流波形 采用專有軟件算法提供分隔信號(hào)的全雙工信號(hào)。泰克信號(hào)分隔是一種基于軟件的解決方案，用戶可以看到真實(shí)信號(hào)，而無(wú)需切斷汽車以太網(wǎng)電纜。 該方法的優(yōu)點(diǎn)之一是它可以顯示主信號(hào)和從信號(hào)，而不會(huì)增加插件、回?fù)p和反嵌影響，如定向耦合方法。

圖 9. 比較了以太網(wǎng)兩種信號(hào)分離方法

如上圖所示，在實(shí)際信號(hào)示例中，如果泰克的信號(hào)分離方法不損壞實(shí)際連接和嵌入定向耦合器，則獲得 PAM3 信號(hào)的峰值約為 2V，相對(duì)于嵌入式定向耦合器獲得的200mV泰克信號(hào)分離法獲得峰值和峰值 PAM3 眼圖幅度要高得多，信號(hào)的信噪比也更好。通過(guò)這種新的汽車以太網(wǎng)測(cè)試方法，用戶可以在不增加成本和測(cè)量挑戰(zhàn)的情況下，更準(zhǔn)確、更少地表示信號(hào)。用戶可以在系統(tǒng)級(jí)執(zhí)行信號(hào)完整性測(cè)試和應(yīng)用環(huán)境中提供的所有測(cè)試。

圖 10. 靈活的 PAM3 信號(hào)分離和協(xié)議解碼

同時(shí)，泰克示波器還為以太網(wǎng)提供全面的汽車 PAM3 高級(jí)信號(hào)分析功能和總線協(xié)議解碼功能，請(qǐng)參考下表 所需方案：

泰克及其解決方案合作伙伴創(chuàng)造了統(tǒng)一的車載網(wǎng)絡(luò)測(cè)試方法。在所有主要領(lǐng)域IVN在整個(gè)汽車生命周期中，我們可以幫助您和您的團(tuán)隊(duì)更快地投入生產(chǎn)新設(shè)計(jì)，加快驗(yàn)證測(cè)試，加強(qiáng)合規(guī)測(cè)試，優(yōu)化生產(chǎn)測(cè)試，簡(jiǎn)化服務(wù)和維護(hù)后測(cè)試。最終的結(jié)果可以大大提高您滿足成本和時(shí)間表的能力。