作者丨鼎陽科技 張賀陽
引言
近年來，主要受信息娛樂系統(tǒng)，先進(jìn)的駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS），動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和車身電子設(shè)備的推動(dòng)，汽車的電氣系統(tǒng)越來越復(fù)雜。每次性能的提高都需要更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，由于當(dāng)今車輛中的各種電子控制單元（ECU）之間需要共享大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，車載以太網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。
與同為汽車總線的CAN/LIN低速背板不同，車載以太網(wǎng)需要進(jìn)行一致性測(cè)試，根據(jù)IEEE和OPEN 聯(lián)盟的規(guī)定，車載以太網(wǎng)的物理層（PHY）根據(jù)速率被分為了百兆車載以太網(wǎng)(100base-T1)和千兆車載以太網(wǎng)(1000base-T1)。
1、難點(diǎn)與挑戰(zhàn)
不論是100base-T1還是1000base-T1的測(cè)試，都涉及到多臺(tái)設(shè)備協(xié)同工作，這對(duì)于產(chǎn)品的相互控制進(jìn)行測(cè)試項(xiàng)的配置和數(shù)據(jù)的讀寫都有了更高的要求，對(duì)于公司的產(chǎn)品豐富度也是一個(gè)挑戰(zhàn)。
對(duì)于自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用，能夠穩(wěn)定地自動(dòng)捕獲信號(hào)是一大挑戰(zhàn)，工程師花費(fèi)了數(shù)千小時(shí)來學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)并且創(chuàng)建了自動(dòng)化、重復(fù)性強(qiáng)的一致性測(cè)試。這些一致性測(cè)試軟件可以根據(jù)IEEE/OPEN Alliance規(guī)范自動(dòng)執(zhí)行物理層測(cè)試。
車載以太網(wǎng)一致性測(cè)試常見測(cè)試項(xiàng)有：
l 基本的一致性測(cè)試
l 失真測(cè)試
l 回波損耗測(cè)試
2、一致性測(cè)試的必要性
新串行總線數(shù)據(jù)速率的更高要求
隨著數(shù)據(jù)速率的提高，數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線之間愈發(fā)嚴(yán)重的偏移越來越難以在并行總線中解決，工程師們給出的解決方案是使用快速串行通道。
較新的串行總線結(jié)構(gòu)正在迅速取代高速數(shù)字系統(tǒng)的并行總線結(jié)構(gòu)，這些協(xié)議配有嵌入式時(shí)鐘，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單路由以及每個(gè)引腳更高帶寬的目標(biāo)。
然而，這些串行互連也遇到了一些自身的問題，為了保持與較早的并行總線相同的總帶寬，新串行總線需要增加其數(shù)據(jù)速率。
物理層元器件的影響不可忽視
隨著串行互連的數(shù)據(jù)速率增加，從 0 邏輯電平到 1 邏輯電平的數(shù)據(jù)瞬變上升時(shí)間變短。這種較短的上升沿在傳輸線的阻抗不連續(xù)處會(huì)造成很大的反射，從而使遠(yuǎn)端的眼圖效果變差。因此，在設(shè)計(jì)電路時(shí)不能再忽略物理層元器件如印刷電路板走線、連接器、電纜和集成電路封裝帶來的影響。
實(shí)際上，在很多情況下，芯片的速度已經(jīng)快到使得物理層器件成為瓶頸。為了在整個(gè)通道中保持信號(hào)完整性，各種串行總線中大量使用了擁有良好的共模抑制比的差分電路。但與此同時(shí)，差分傳輸線加上高速數(shù)據(jù)的微波效應(yīng)讓工程師對(duì)新的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具提出了需求。
我們迫切地需要一個(gè)測(cè)試測(cè)量解決方案，以便對(duì)高速數(shù)字互連中看到的復(fù)雜微波特性進(jìn)行簡(jiǎn)單的表征，一致性驗(yàn)證應(yīng)運(yùn)而生。
車載以太網(wǎng)中更為嚴(yán)格的傳輸要求
與傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)相比，車載以太網(wǎng)僅需要使用1對(duì)雙絞線，而工業(yè)以太網(wǎng)則需要多對(duì)，線束較多。同時(shí)，工業(yè)以太網(wǎng)一般使用RJ45連接器連接，而車載以太網(wǎng)并未指定特定的連接器，連接方式更為靈活小巧，能夠大大減輕線束重量。
除此以外，車載以太網(wǎng)物理層需滿足車載環(huán)境下更為嚴(yán)格的EMC要求，對(duì)于非屏蔽雙絞線的傳輸距離需達(dá)到15m（屏蔽雙絞線達(dá)40m）。面對(duì)如此嚴(yán)格的傳輸要求，業(yè)界統(tǒng)一了接口標(biāo)準(zhǔn)，也就是車載以太網(wǎng)物理層一致性驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)。
以太網(wǎng)控制器和物理介質(zhì)連接的模塊叫做物理層，在出廠之前，制造商必須驗(yàn)證以太網(wǎng)接口的一致性，確保接口的正確的電氣性能。
不滿足規(guī)范要求的產(chǎn)品可能會(huì)導(dǎo)致車載以太網(wǎng)信號(hào)質(zhì)量惡化、通信異常，或?qū)е聡?yán)重EMC問題。
