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(guān)協(xié)議的分析插件就非常關(guān)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(diǎn)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(jìn)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(yùn)算架構(gòu)。
目前，車載以太網(wǎng)最重要的應(yīng)用就是域控制器。除了域控制器、激光雷達(dá)這些都需要高帶寬和全新的運(yùn)算架構(gòu)。另外一點(diǎn)就是降低成本的需求。
如圖1所示，為典型的汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
圖1 典型的汽車網(wǎng)絡(luò)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(xiàng)目的測試。通過這幾項(xiàng)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(yuǎn)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(shè)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(dǎo)出網(wǎng)頁報(bào)表，方便工程師做報(bào)告記錄等使用。如圖6、圖7所示。
圖6 整體測試的網(wǎng)頁報(bào)表
圖7 整體測試的網(wǎng)頁報(bào)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(biāo)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(fù)載率等多種參數(shù)的測量。
以上三點(diǎn)具體如下
1）免費(fèi)標(biāo)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(fèi)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(fèi)標(biāo)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(jìn)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(fù)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(fù)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(fù)載率測量。
圖11 CAN總線波特率、負(fù)載率測量
三、CAN位時間測試
1）為什么要關(guān)注CAN總線的位時間？
汽車CAN總線設(shè)計(jì)規(guī)范對于CAN節(jié)點(diǎn)的差分信號位時間（即波特率）有著嚴(yán)格規(guī)定：同一總線每個節(jié)點(diǎn)的信號位時間必須保持較高的一致性，否則節(jié)點(diǎn)組合后會出現(xiàn)錯誤幀，可能導(dǎo)致各節(jié)點(diǎn)間無法進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算出一個位的時間；
l至少重復(fù)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(diǎn)
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(jì)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(yuǎn)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(yīng)車廠要求的上限值和下限值模擬車廠驗(yàn)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(jì)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(jìn)行導(dǎo)出。導(dǎo)出的“網(wǎng)頁報(bào)表”文件可使用網(wǎng)頁打開，導(dǎo)出的“CSV”文件可使用Excel打開。網(wǎng)頁報(bào)表導(dǎo)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(bào)告
