為了使駕駛員輔助系統(tǒng)可靠地運(yùn)作，感測(cè)器資料必須不受影響地到達(dá)控制單元。感測(cè)器和控制單元之間的通訊細(xì)節(jié)由全新汽車(chē)乙太網(wǎng)路標(biāo)準(zhǔn)界定。但是，如果存在訊號(hào)傳輸問(wèn)題，僅靠乙太網(wǎng)路協(xié)定本身進(jìn)行分析通常不夠。在這種情形下，R&S RTO和R&S RTE顯波器的新觸發(fā)和解碼解決方案可以提供幫助。

可靠乙太網(wǎng)路通訊對(duì)於駕駛輔助系統(tǒng)極其重要

汽車(chē)乙太網(wǎng)路正在越來(lái)越多地用作駕駛員輔助、資訊娛樂(lè)等快速匯流排系統(tǒng)。因此，汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了100BASE-T1乙太網(wǎng)路介面，它是基於BroadR-Reach技術(shù)並由IEEE工作小組802.3bw進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。100BASE-T1透過(guò)非遮罩雙絞線（雙絞線乙太網(wǎng)路）實(shí)現(xiàn)全雙工乙太網(wǎng)路連接。 100BASE-T1訊號(hào)經(jīng)過(guò)差動(dòng)電平介於–1 V和+1 V之間的PAM-3調(diào)變，100Mbit / s的資料速率明顯高於傳統(tǒng)汽車(chē)匯流排（如CAN匯流排），這使得能夠用於開(kāi)發(fā)駕駛員輔助系統(tǒng)，並可仰仗足夠短延遲時(shí)間來(lái)傳輸攝像頭和雷達(dá)等設(shè)備生成的大量資料。

為了確保在非遮罩電纜上可靠地傳輸並保持最小RF洩漏，發(fā)射器使用等化器來(lái)調(diào)整訊號(hào)頻率回應(yīng)。連接建立後，100BASE-T1 PHY晶片會(huì)量測(cè)電纜頻率回應(yīng)，並確定適當(dāng)訊號(hào)預(yù)失真。相較沒(méi)有等化器的標(biāo)準(zhǔn)100BASE-TX乙太網(wǎng)路，100BASE-T1系統(tǒng)中訊號(hào)嚴(yán)重失真，因此無(wú)法直接從訊號(hào)電平分析中讀取訊號(hào)品質(zhì)，如圖2眼圖所示。

測(cè)試汽車(chē)乙太網(wǎng)路介面

汽車(chē)行業(yè)協(xié)會(huì)開(kāi)放聯(lián)盟（Open Alliance）為乙太網(wǎng)路介面測(cè)試定義了詳細(xì)規(guī)格。在實(shí)體層的相容性測(cè)試（Open Alliance汽車(chē)乙太網(wǎng)路ECU測(cè)試規(guī)格中的PMA測(cè)試）中，實(shí)驗(yàn)室使用顯波器和網(wǎng)路分析儀量測(cè)介面電性能。相容性測(cè)試僅檢查發(fā)射器的電氣特性（使用測(cè)試訊號(hào)），沒(méi)有在接收器上執(zhí)行任何測(cè)試。透過(guò)讀取PHY晶片的訊號(hào)品質(zhì)參數(shù)，可以間接地量測(cè)兩個(gè)控制單元之間的通訊品質(zhì)。

通常採(cǎi)用Vector CANoe或Wireshark等工具來(lái)驗(yàn)證控制單元應(yīng)用通訊是否正確，這些軟體工具使用特殊介面模組獲取所有乙太網(wǎng)路資料流量，從而對(duì)協(xié)定內(nèi)容進(jìn)行廣泛分析。但是，它們僅將傳輸錯(cuò)誤表示為資料包錯(cuò)誤。例如，如果資料包錯(cuò)誤是由耦合干擾引起，那麼使用這些軟體工具將無(wú)法進(jìn)行更詳細(xì)分析。在這種情形下，通常使用具有合適觸發(fā)和解碼功能的顯波器。

對(duì)於R&S RTO（圖1）和R&S RTE顯波器，100BASE-T1匯流排上觸發(fā)和解碼的新解決方案使分析與電匯流排訊號(hào)相關(guān)的資料包內(nèi)容成為可能，故障排除幾乎與傳統(tǒng)CAN匯流排一樣簡(jiǎn)單。

圖1 : R&S RTO顯波器提供用於100BASE-T1和1000BASE-T1汽車(chē)乙太網(wǎng)路相容性測(cè)試和鏈路段測(cè)試的完整量測(cè)解決方案。

圖2 : 左側(cè)是差動(dòng)100BASE-TX訊號(hào)，三個(gè)電平和陡峭過(guò)渡邊緣清晰可見(jiàn)。右側(cè)顯示汽車(chē)100BASE-T1訊號(hào)以進(jìn)行比較。由於等化器中存在預(yù)失真，因此無(wú)法始終清晰識(shí)別出PAM-3訊號(hào)電平。

解耦訊號(hào)拮取

如果使用顯波器探頭直接控制雙絞線上的訊號(hào)，則將獲取沿兩個(gè)方向傳輸?shù)寞B加訊號(hào)。但是，如果不分離這些訊號(hào)就不可能進(jìn)行協(xié)定分析。 R&S RT-ZF5乙太網(wǎng)路探測(cè)夾具（圖3）使用定向耦合器分離訊號(hào)，從而允許透過(guò)顯波器解耦拮取100BASE-T1通訊（圖4）。訊號(hào)的最大附加衰減為1 dB，這不會(huì)影響資料傳輸。

圖3 : R&S RT-ZF5乙太網(wǎng)路探測(cè)夾具的定向耦合器允許在全雙工100BASE-T1通訊中解耦兩個(gè)資料流拮取。

圖4 : 全雙工通訊中兩個(gè)資料流的100BASE-T1解碼。 MAC幀以橙色突出顯示，連續(xù)傳輸空閒幀以灰色陰影顯示。

由於100BASE-T1發(fā)射器等化器會(huì)使拮取訊號(hào)嚴(yán)重失真，因此在顯波器中解碼之前，必須先透過(guò)複雜演算法對(duì)其進(jìn)行均衡。R&S RTO 將解碼後的資料包和空閒幀顯示為彩色編碼匯流排訊號(hào)並呈現(xiàn)在表格中（圖5）。100BASE-T1電訊號(hào)電平與傳輸協(xié)定內(nèi)容之間的時(shí)間相關(guān)性可以對(duì)匯流排通訊和資料包錯(cuò)誤進(jìn)行詳細(xì)分析。使用者還可以觸發(fā)資料包錯(cuò)誤或具有特定發(fā)送或目標(biāo)位址的資料包。

圖5 : 解碼100BASE-T1訊號(hào)電平。100BASE-T1差動(dòng)訊號(hào)的兩個(gè)電平和解碼資料包內(nèi)容清晰可見(jiàn)。

分析資料包錯(cuò)誤

100BASE-T1解碼可用於顯示匯流排通訊相對(duì)於其他訊號(hào)的時(shí)序。例如，可以透過(guò)在12 V電源電壓下觸發(fā)顯波器確定控制單元的啟動(dòng)時(shí)間。啟動(dòng)時(shí)間是從上電到出現(xiàn)第一個(gè)有效資料包之間的時(shí)間間隔。

如果不同時(shí)分析匯流排通訊和100BASE-T1電訊號(hào)，則很難發(fā)現(xiàn)由耦合干擾訊號(hào)引起的間歇性匯流排錯(cuò)誤。透過(guò)解碼，可以在所有七個(gè)OSI通訊層面上分析與時(shí)間相關(guān)的匯流排通訊，從而可以識(shí)別耦合干擾訊號(hào)來(lái)源（圖6）。

圖6 : 帶有觸發(fā)和解碼選項(xiàng)的顯波器可分析乙太網(wǎng)路通訊所有七個(gè)OSI層。

例如，在圖7量測(cè)中， MAC幀和空閒幀在拮取開(kāi)始時(shí)被正確發(fā)送。但是，資料流在拮取過(guò)程中突然停止。底部視窗顯示了故障時(shí)間片的頻譜（右上方灰色陰影區(qū)域），其中顯然可以看到2 MHz處的峰值，該干擾訊號(hào)顯然是造成匯流排問(wèn)題的原因。透過(guò)將解碼與顯波器其他分析工具（例如頻率分析）結(jié)合使用，可以簡(jiǎn)化此類(lèi)問(wèn)題的故障排除，用顯波器可以一目了然地識(shí)別出原本難以追蹤的問(wèn)題。

圖7 : 結(jié)合協(xié)定分析和頻率分析來(lái)研究匯流排通訊的間歇性中斷。

結(jié)論

為了開(kāi)發(fā)具有汽車(chē)乙太網(wǎng)路介面的控制單元，羅德史瓦茲（Rohde & Schwarz）可提供完整100BASE-T1觸發(fā)和解碼解決方案，其中包括用於解耦訊號(hào)拮取的乙太網(wǎng)路探測(cè)夾具，它可以分析所有七個(gè)OSI通訊層中的匯流排通訊。用於觸發(fā)和顯示傳輸資料包的廣泛功能有助於分析協(xié)定內(nèi)容並確定匯流排錯(cuò)誤原因。

專(zhuān)用選項(xiàng)可用於100BASE-T1和1000BASE-T1汽車(chē)乙太網(wǎng)路相容性測(cè)試和鏈路段測(cè)試。