為了使駕駛員輔助系統(tǒng)可靠地運作，感測器資料必須不受影響地到達控制單元。感測器和控制單元之間的通訊細節(jié)由全新汽車乙太網(wǎng)路標準界定。但是，如果存在訊號傳輸問題，僅靠乙太網(wǎng)路協(xié)定本身進行分析通常不夠。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)路通訊對於駕駛輔助系統(tǒng)極其重要
汽車乙太網(wǎng)路正在越來越多地用作駕駛員輔助、資訊娛樂等快速匯流排系統(tǒng)。因此，汽車行業(yè)已經(jīng)開發(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進行了標準化。100BASE-T1透過非遮罩雙絞線（雙絞線乙太網(wǎng)路）實現(xiàn)全雙工乙太網(wǎng)路連接。 100BASE-T1訊號經(jīng)過差動電平介於–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)汽車匯流排（如CAN匯流排），這使得能夠用於開發(fā)駕駛員輔助系統(tǒng)，並可仰仗足夠短延遲時間來傳輸攝像頭和雷達等設(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)射器使用等化器來調(diào)整訊號頻率回應(yīng)。連接建立後，100BASE-T1 PHY晶片會量測電纜頻率回應(yīng)，並確定適當訊號預(yù)失真。相較沒有等化器的標準100BASE-TX乙太網(wǎng)路，100BASE-T1系統(tǒng)中訊號嚴重失真，因此無法直接從訊號電平分析中讀取訊號品質(zhì)，如圖2眼圖所示。
測試汽車乙太網(wǎng)路介面
汽車行業(yè)協(xié)會開放聯(lián)盟（Open Alliance）為乙太網(wǎng)路介面測試定義了詳細規(guī)格。在實體層的相容性測試（Open Alliance汽車乙太網(wǎng)路ECU測試規(guī)格中的PMA測試）中，實驗室使用顯波器和網(wǎng)路分析儀量測介面電性能。相容性測試僅檢查發(fā)射器的電氣特性（使用測試訊號），沒有在接收器上執(zhí)行任何測試。透過讀取PHY晶片的訊號品質(zhì)參數(shù)，可以間接地量測兩個控制單元之間的通訊品質(zhì)。
通常採用Vector CANoe或Wireshark等工具來驗證控制單元應(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，從而對協(xié)定內(nèi)容進行廣泛分析。但是，它們僅將傳輸錯誤表示為資料包錯誤。例如，如果資料包錯誤是由耦合干擾引起，那麼使用這些軟體工具將無法進行更詳細分析。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匯流排一樣簡單。
| 圖1 : R&S RTO顯波器提供用於100BASE-T1和1000BASE-T1汽車乙太網(wǎng)路相容性測試和鏈路段測試的完整量測解決方案。 |
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| 圖2 : 左側(cè)是差動100BASE-TX訊號，三個電平和陡峭過渡邊緣清晰可見。右側(cè)顯示汽車100BASE-T1訊號以進行比較。由於等化器中存在預(yù)失真，因此無法始終清晰識別出PAM-3訊號電平。 |
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解耦訊號拮取
如果使用顯波器探頭直接控制雙絞線上的訊號，則將獲取沿兩個方向傳輸?shù)寞B加訊號。但是，如果不分離這些訊號就不可能進行協(xié)定分析。 R&S RT-ZF5乙太網(wǎng)路探測夾具（圖3）使用定向耦合器分離訊號，從而允許透過顯波器解耦拮取100BASE-T1通訊（圖4）。訊號的最大附加衰減為1 dB，這不會影響資料傳輸。
| 圖3 : R&S RT-ZF5乙太網(wǎng)路探測夾具的定向耦合器允許在全雙工100BASE-T1通訊中解耦兩個資料流拮取。 |
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| 圖4 : 全雙工通訊中兩個資料流的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。 |
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由於100BASE-T1發(fā)射器等化器會使拮取訊號嚴重失真，因此在顯波器中解碼之前，必須先透過複雜演算法對其進行均衡。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並呈現(xiàn)在表格中（圖5）。100BASE-T1電訊號電平與傳輸協(xié)定內(nèi)容之間的時間相關(guān)性可以對匯流排通訊和資料包錯誤進行詳細分析。使用者還可以觸發(fā)資料包錯誤或具有特定發(fā)送或目標位址的資料包。
| 圖5 : 解碼100BASE-T1訊號電平。100BASE-T1差動訊號的兩個電平和解碼資料包內(nèi)容清晰可見。 |
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分析資料包錯誤
100BASE-T1解碼可用於顯示匯流排通訊相對於其他訊號的時序。例如，可以透過在12 V電源電壓下觸發(fā)顯波器確定控制單元的啟動時間。啟動時間是從上電到出現(xiàn)第一個有效資料包之間的時間間隔。
如果不同時分析匯流排通訊和100BASE-T1電訊號，則很難發(fā)現(xiàn)由耦合干擾訊號引起的間歇性匯流排錯誤。透過解碼，可以在所有七個OSI通訊層面上分析與時間相關(guān)的匯流排通訊，從而可以識別耦合干擾訊號來源（圖6）。
| 圖6 : 帶有觸發(fā)和解碼選項的顯波器可分析乙太網(wǎng)路通訊所有七個OSI層。 |
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例如，在圖7量測中， MAC幀和空閒幀在拮取開始時被正確發(fā)送。但是，資料流在拮取過程中突然停止。底部視窗顯示了故障時間片的頻譜（右上方灰色陰影區(qū)域），其中顯然可以看到2 MHz處的峰值，該干擾訊號顯然是造成匯流排問題的原因。透過將解碼與顯波器其他分析工具（例如頻率分析）結(jié)合使用，可以簡化此類問題的故障排除，用顯波器可以一目了然地識別出原本難以追蹤的問題。
| 圖7 : 結(jié)合協(xié)定分析和頻率分析來研究匯流排通訊的間歇性中斷。 |
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結(jié)論
為了開發(fā)具有汽車乙太網(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拮取的乙太網(wǎng)路探測夾具，它可以分析所有七個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)容並確定匯流排錯誤原因。
專用選項可用於100BASE-T1和1000BASE-T1汽車乙太網(wǎng)路相容性測試和鏈路段測試。
