Тестирование автомобильных устройств на базе Ethernet

Cut-away car showing ethernet bus

Тестирование автомобильных устройств на базе Ethernet

Достижение надёжности и совместимости

Интеллектуальные системы обеспечения безопасности ADAS (современные системы содействия управлению транспортным средством) и подсистемы связи человека с машиной генерируют огромное количество данных, передаваемых по автомобильным сетям. Кроме того, требования по повышению интеграции автомобильных подсистем приводят к существенному изменению архитектуры: переходу от простых кольцевых сетей к более сложным схемам, включающим шлюзы для соединения с основной сетью.

Автомобильные устройства на базе Ethernet появляются по мере развития обычных ИТ-технологий, покрывая потребности как в пропускной способности, так и в интеграции. В отличие от устройств на базе Ethernet для других отраслей, для шин автомобильных устройств используются неэкранированные одиночные витые пары, снижающие вес и затраты. Чтобы достичь высоких скоростей и надёжности передачи данных, применяется модуляция PAM3.

Ранее стандартом передачи данных в автомобильных сетях считался Ethernet, но сейчас в него вносятся существенные изменения на физическом уровне для соответствия требованиям к автомобильным сетям. Первая редакция стандарта, известная как BroadR-Reach, была заменена редакциями IEEE: 100BASE-T1 (P802.3bw) и 1000BASE-T1 (802.3bp).

Чтобы обеспечить совместимость оборудования и надёжную работу транспортного средства в сложных эксплуатационных условиях, для уровней сигналов, характеристик шума и тактовых сигналов были установлены жёсткие ограничения. Несмотря на то, что методы тестирования, указанные в стандартах, стали общепринятыми для стационарных Ethernet-сетей, они создали ряд новых проблем на этапе проектирования автомобильных систем для многих инженеров-конструкторов, привыкших работать с более медленными последовательными шинами, такими как CAN и LIN.

Проверка конструкции

Сразу после создания модели сетевого устройства необходимо выполнить регулировку и определить характеристики конструкции, чтобы убедиться в её соответствии стандартам и нормативам.

Лучшими приборами для регулировки и определения характеристик автомобильных устройств на базе Ethernet являются осциллографы Tektronix.

  • Весь спектр характеристик при разных режимах работы, а также расширенные возможности для измерений и анализа
  • Автоматические измерения, например амплитуды и временных характеристик, в сочетании со статистическим анализом и гистограммами являются хорошей базой для начала проверки качества сигналов
  • Самым быстрым способом проверки сигналов с PAM3 на наличие проблем с шумом и целостностью сигналов является глазковая диаграмма
  • Функции анализа джиттера создают полные профили джиттера синхросигналов главного/ведомого устройства, а также позволяют измерять погрешности временного интервала (TIE), межтактовый джиттер и разделять джиттер на случайный и детерминированный Rj/Dj
Automotive Ethernet PAM3 eye diagram

Самым эффективным способом просмотра сигналов с PAM3 является глазковая диаграмма

Ускорение отладки и диагностики

Вполне вероятно, что в сложных сетях какие-то системы или компоненты могут выйти из строя, после чего потребуется быстрый поиск основной причины. Автомобильные устройства на базе Ethernet, отличающиеся высокими скоростями передачи данных и встроенными тактовыми генераторами, чувствительны к шуму и отклонениям в сети электропитания.

Инженеры, привыкшие анализировать сигналы в ходе диагностики, часто считают отладку сигналов с PAM3 более сложной. Кроме того, поскольку автомобильная шина Ethernet является двунаправленной, процесс захвата интересующего сигнала может быть намного сложнее.

Осциллографы Tektronix, оснащённые программным обеспечением для расширенного анализа, обеспечивают функции, требуемые для быстрого и эффективного поиска и устранения проблем, если характеристики разработки не соответствуют требованиям.

  • Гистограммы и измерения погрешности временного интервала (TIE) для поиска и устранения проблем с восстановлением тактового сигнала
  • Глазковые диаграммы для быстрой проверки сигналов PAM3
  • Расширенный анализ джиттера для обнаружения источника шума на основе данных о джиттере (случайный или детерминированный)
  • Расширенные функции запуска
  • Анализ с БПФ для изоляции источников помех
Block diagram of automotive subnetworks using Ethernet backbone

Для поиска и устранения проблем в сложных системах требуются многоканальные измерения и мощные инструменты анализа целостности сигналов, такие как БПФ и анализ джиттера.

Гарантированное соответствие стандартам


Test software analyzes Automotive Ethernet signals and determines pass/fail

При выполнении автоматических тестов, таких как тестирование спектральной плотности мощности, соответствие стандартам проверяется путём сравнения результатов с предельными значениями, заданными для теста.

По мере того, как подсистемы всё больше интегрируются в сетевую среду, инженерам всё чаще приходится предоставлять объективные проверяемые доказательства совместимости каждого устройства, возможности надёжной связи каждого электронного блока управления с любым другим электронным блоком управления. Такие же требования распространяются и на тестирование на соответствие требованиям по электромагнитным помехам/совместимости и на защиту от электростатического разряда.

Однако тестирование устройств с более сложными технологиями последовательной передачи данных с высокими скоростями (на уровне Мбит/с и Гбит/с) может оказаться непростой задачей.

У компании Tektronix уже есть многолетний опыт тестирования высокоскоростных устройств на соответствие стандартам, и она пользуется этим опытом при тестировании новейших технологий в автомобильных системах. В решения по тестированию соответствия включена поддержка стандартов 100BASE-T1 (802.3bp TM ) и BroadR-Reach. Оба стандарта указаны в требованиях к тестированию, выдвигаемых OPEN Alliance. Кроме того, тестирование на защиту от электростатического разряда и на соответствие требованиям по ЭМС можно выполнять при помощи осциллографов и анализаторов спектра Tektronix.

Краткий обзор систем для тестирования автомобильных устройств на базе Ethernet

Для тестирования автомобильного передатчика данных по шинам Ethernet необходимы осциллограф, соответствующие пробники, источник сигналов и тестовая оснастка.

Примеры систем тестирования:

  • Автоматизация тестирования соответствия. Программное обеспечение для тестирования соответствия помогает настроить и выполнить критически важные тесты на соответствие требованиям стандартов IEEE P802.3bw, 1000BASE-T1 (802.3bp) и BroadR-Reach V3.2.

    • 5-CMAUTOEN Приложение для тестирования автомобильных устройств на базе Ethernet на соответствие стандартам
    • 5-DJA Приложение для расширенного анализа джиттера
  • Два дифференциальных пробника напряжения: TDP1500 (для 100BASE-T1) , TDP3500 (для 1000BASE-T1)
  • Источник сигналов: AFG3152C
  • TF-XGbT Оснастка для тестирования устройств на базе Ethernet
  • TF-BRR-CFD Делитель частоты
Block diagram of automotive Ethernet transmitter test setup

Настройка калибровки для тестирования искажений, вносимых автомобильным передатчиком данных по шинам Ethernet в присутствии возмущающего сигнала

Осциллографы для проверки и отладки автомобильных устройств на базе Ethernet

Используя осциллографы нескольких серий, поддерживающих ПО для тестирования, можно автоматизировать проверку и отладку автомобильных устройств на базе Ethernet. Требования к полосе пропускания осциллографа зависят от стандарта, которому должно соответствовать тестируемое устройство:

  • для 100BASE-T1 требуется полоса не менее 1 ГГц
  • для 1000BASE-T1 требуется полоса не менее 2 ГГц

ПО для автоматического тестирования можно установить на новый прибор, добавить на имеющийся прибор или использовать поочередно при наличии нескольких приборов одной серии.

Для быстрого доступа к техническим описанием нажмите на соответствующие ссылки.

Серия осциллографов ПО для тестирования Опции использования
MSO Серии 5 5-CMAUTOEN
  • Установка на новый осциллограф
  • Обновление на имеющемся осциллографе
  • Плавающая лицензия для использования в осциллографах одной серии
MSO Серии 6 6-CMAUTOEN
MSO/DPO5000 BRR
DPO7000C
MSO/DPO70000C

Библиотека

Title
Automotive Ethernet: See the True Signal

As the move toward Automotive Ethernet technology in vehicles accelerates, comprehensive design validation is vital to ensure interoperability and reliable operation across multiple ECUs. This application note provides information on Automotive Ethernet, full-duplex communication, the need to separate master and slave signals, signal separation testing methodologies, and a comparison of the current directional coupler insertion method and the Tektronix new signal separation method.

This demonstration shows the setup of an oscilloscope-based test system, and…

4:52

The Tektronix MDO4000C mixed domain oscilloscope can measure digital, analog, and…

1:07
Загрузки
Загрузить

Загрузить руководства, технические описания, программное обеспечение и т. д.:

Go to top