說到汽車電子行業(yè)的通信問題，大家自然會想到CAN、LIN、CANFD、車載以太網(wǎng)等協(xié)議。那么工程師在調(diào)試這類通信問題的時候，示波器是否擁有相關協(xié)議的分析插件就非常關鍵。這些分析插件是如何協(xié)助工程師解決問題的呢?這里將重點從示波器的以太網(wǎng)分析、車載總線協(xié)議解碼、CAN位時間測試3個方面來進行描述。

一、以太網(wǎng)分析功能

奧迪A8是第一款稱為L3級自動駕駛的汽車，擁有多個第一，其中就有使用車載以太網(wǎng)作為骨干的運算架構(gòu)。

目前，車載以太網(wǎng)最重要的應用就是域控制器。除了域控制器、激光雷達這些都需要高帶寬和全新的運算架構(gòu)。另外一點就是降低成本的需求。

如圖1所示，為典型的汽車網(wǎng)絡架構(gòu)。

圖1 典型的汽車網(wǎng)絡架構(gòu)

像CAN總線一樣，以太網(wǎng)也需要類似的多種測試來確保通信等的穩(wěn)定性。這其中就包括眼圖測試、發(fā)送抖動、幅值特性、上升下降時間、占空比失真等項目的測試。通過這幾項的測試，基本可以判斷以太網(wǎng)的性能是否良好。

為了兼顧汽車電子方面的整體測試需求，包括常規(guī)的電壓電流信號，CAN、LIN等總線測試，以及以太網(wǎng)測試等。致遠電子的ZDS4054 Plus，最新固件支持百兆以太網(wǎng)(100Base-TX)分析功能。

測試需要1塊ZTF100B轉(zhuǎn)接板，2條SMA轉(zhuǎn)BNC線，1條平行網(wǎng)線用于接示波器，1條平行或交叉網(wǎng)線用于接被測設備。

如圖2所示，為測試時連接圖，黃色網(wǎng)線另一端插在示波器背面的網(wǎng)口，黑色網(wǎng)線另一端連接被測以太網(wǎng)端口。

圖2 以太網(wǎng)分析測試連接圖

如圖3所示，為100Base-TX的眼圖分析測試。

圖3 100Base-TX的眼圖分析

除了眼圖測試，還支持發(fā)送抖動測試、幅值特性測試、上升下降時間測試、占空比失真測試。如圖4所示。

圖4 發(fā)送抖動等測試

如圖5所示，可使用完整測試功能，完整測試功能包括以上的眼圖、發(fā)送抖動、幅值特性等。

圖5 以太網(wǎng)分析完整測試

整體測試結(jié)束后，可導出網(wǎng)頁報表，方便工程師做報告記錄等使用。如圖6、圖7所示。

圖6 整體測試的網(wǎng)頁報表

圖7 整體測試的網(wǎng)頁報表

二、CAN、LIN、CANFD等常用協(xié)議分析

像前面提到的，ZDS4054 Plus除了以太網(wǎng)分析外，汽車電子常用的CAN、LIN、FlexRay、CANFD、SENT等協(xié)議的解碼也是一一標配。

汽車電子行業(yè)對示波器參數(shù)和功能的要求

l協(xié)議解碼：兼容所有主流車載通信協(xié)議，CAN、LIN、FlexRay、SENT、CANFD;

l大存儲深度：不是簡單的對一幀波形解碼，而是可以完整的監(jiān)控整個通信的過程;

l參數(shù)測量：需支持波特率、總線負載率等多種參數(shù)的測量。

以上三點具體如下

1)免費標配30余種協(xié)議解碼：包括汽車電子行業(yè)常用的CAN、LIN、FlexRay、SENT、CANFD。與業(yè)界其他示波器需要付費選配，且普遍只支持一幀波形解碼相比， ZDS4054Plus可支持基于512M存儲深度的70s CAN波形解碼，其大存儲可以保證監(jiān)控整個通信過程，如圖8、圖9所示。

圖8 免費標配30余種協(xié)議解碼

圖9 70s CAN波形解碼

2)擁有全存儲深度、全協(xié)議解碼的事件表：可以將512M存儲深度下的波形全部進行解碼，并且在事件表中顯示。事件表可以觀察到具體某幀波形的時間、幀類型、IDField、數(shù)據(jù)等信息，大大方便了我們對于波形的分析。如圖10所示為LIN協(xié)議的解碼。

圖10 LIN協(xié)議的解碼

3)支持CAN總線波特率、負載率測量：ZDS4054 plus支持51種參數(shù)測量，24種同屏顯示。唯一直接支持CAN總線波特率、負載率直接測量，所有測量都是經(jīng)過FPGA全硬件加速，即使512M波形數(shù)據(jù)測量不到1s即可。如圖11所示為CAN總線波特率、平均與瞬時負載率測量。

圖11 CAN總線波特率、負載率測量

三、CAN位時間測試

1)為什么要關注CAN總線的位時間?

汽車CAN總線設計規(guī)范對于CAN節(jié)點的差分信號位時間(即波特率)有著嚴格規(guī)定：同一總線每個節(jié)點的信號位時間必須保持較高的一致性，否則節(jié)點組合后會出現(xiàn)錯誤幀，可能導致各節(jié)點間無法進行通信。

2)CAN總線的位時間如何測量?

《汽車物理鏈路層測試標準GMW14241 JUNE 2012》中規(guī)定的步驟如下：

l選擇被測DUT合適的條件，使用示波器觸發(fā)顯示波形;

l測量連續(xù)20-30個位的隱性-顯性差分電平的邊沿時間，平均計算出一個位的時間;

l至少重復100次，確定最大和最小值。

其中，單幀CAN位時間測試方法如圖12所示。

圖12 單幀CAN位時間測試方法

3)傳統(tǒng)示波器的CAN位時間測試難點

工程師需要在屏幕上從左到右連續(xù)至少數(shù)20*100=2000個波形，同時需要完成100次手動計算和數(shù)據(jù)記錄，然后最終確定最大值和最小值。

4)ZLG致遠電子示波器解決方案

如果你需要測100幀，那就右上角100幀數(shù)據(jù)跑過去就可以。同時，也可以提前輸入對應車廠要求的上限值和下限值模擬車廠驗收，如果測試值在要求范圍之內(nèi)，直接給出pass結(jié)果，否則fail，如圖13所示。

圖13 CAN位時間幀數(shù)統(tǒng)計及測量結(jié)果

測試完成后可對所測試的波形和數(shù)據(jù)進行導出。導出的“網(wǎng)頁報表”文件可使用網(wǎng)頁打開，導出的“CSV”文件可使用Excel打開。網(wǎng)頁報表導出文件的部分截圖如圖14所示。

圖14 CAN位時間測試結(jié)果報告