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Automotive Ethernet Prüfung

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Automotive Ethernet Prüfung

Erzielung von Zuverlässigkeit und Kompatibilität

ADAS, intelligente Sicherheitssysteme und Mensch-Maschine-Subsysteme erzeugen riesige Datenmengen, die im Fahrzeug übertragen werden müssen. Darüber hinaus führen die Anforderungen an eine verstärkte Integration der Fahrzeugsubsysteme zu grundlegenden strukturellen Veränderungen: Von einfachen Ringnetzwerken hin zu komplexeren Topologien, einschließlich mit einem Backbone verbundene Gateways.

Das Automotive Ethernet basiert auf bewährter IT-Technologie und erfüllt sowohl die Anforderungen an die Kapazität, als auch an die Integrationsfähigkeit. Im Gegensatz zu Non-Automotive Ethernet verwendet der Datenbus in Fahrzeugen ungeschirmte, einadrige Twisted-Pair-Verkabelungen, die für ein geringeres Gewicht und niedrigere Kosten ausgelegt sind. Es nutzt PAM3-Modulation, um hohe Datenraten und Zuverlässigkeit zu erreichen.

Fahrzeuginterne Netzwerke können aus einer Vielzahl von Standards und Geschwindigkeiten bestehen, abhängig von der spezifischen Anwendung und den Anforderungen. Neunzig Prozent der bordeigenen Netzwerkkommunikation in einem Auto läuft mit weniger als 10 Mbit/s. Die Niedriggeschwindigkeitsstandards CAN/CAN-FD, LIN, FlexRay, SENT, PSI5 und CXPI funktionieren bis zu 10 Mbit/s. Neuere Anwendungen wie autonome Autos und vernetzte Fahrzeuge erfordern ein viel schnelleres Netzwerk im Fahrzeug, daher führte das IEEE die IP-basierten Standards Automotive Ethernet 100BASE-T1 (P802.3bw) und 1000BASE-T1 (802.3bp) ein.

Um die Abdeckung und den Atem der IP-basierten Netzwerkstandards im Fahrzeug zu erweitern, hat das IEEE vor kurzem den Automotive Ethernet-Standard 10BASE-T1S (Short Reach) mit niedriger Geschwindigkeit als Teil der 802.3cg-Spezifikation eingeführt.

Um die Kompatibilität der Hardware und einen zuverlässigen Fahrzeugbetrieb unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu gewährleisten, werden strenge Anforderungen an Signalpegel, Rauschen und Taktcharakteristik gestellt. Obwohl die Verfahren zur Überprüfung des stationären Ethernets bereits etabliert sind, bringen die in den Standards spezifizierten Prüfmethoden neue Herausforderungen an die Entwicklungen von Ingenieuren mit sich, die bisher ihren Schwerpunkt auf langsame serielle Busse wie CAN und LIN aus dem Automotive-Bereich gelegt haben.

Validierung des Entwurfes

Sobald der Prototyp eines Netzwerkgerätes aufgebaut wurde, ist es an der Zeit, das Design zu charakterisieren und sicherzustellen, dass es im Rahmen der Spezifikation liegt.

Die Tektronix-Oszilloskope sind für die Charakterisierung Ihres Automotive-Ethernet-Designs ein unschätzbares Werkzeug.

  • Vollständige Charakterisierung in verschiedenen Anwendungsfällen mit fortschrittlichen Mess- und Analysewerkzeugen
  • Automatisierte Messungen, wie Amplituden- und Zeitmessungen, sowie statistische Analysen und Histogramme sind für die Prüfung der Signalqualität ein guter Ausgangspunkt.
  • Augendiagramme sind das schnellste Mittel zur Evaluierung von PAM3-Signalen auf Rausch- und Signalintegritätsprobleme hin.
  • Jitter-Analyse-Tools liefern vollständige Profile des Master/Slave-Takt-Jitters, einschließlich des Zeitintervallfehlers (TIE) und Cycle-to-Cycle-, Rj/Dj-Messungen.
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Augendiagramme sind das beste Mittel zur Betrachtung von komplexen PAM3-Wellenformen.

Schnelles Debugging und Fehlersuche

Es ist zu erwarten, dass Fehler in komplexen Netzwerksystemen oder einzelnen Komponenten ein schnelles Debugging der Fehlerursache erforderlich machen. Die höheren Daten- und Taktraten im Automotive Ethernet reagieren empfindlich auf Rauschen und Leistungsschwankungen.

Ingenieure sind mit der Evaluierung von Kurvenverläufen als Teil ihrer Herangehensweise in der Fehlersuche bestens vertraut und empfinden das Debugging von PAM3-Signalen oftmals als schwierig. Da es sich bei Automotive Ethernet um einen bidirektionalen Bus handelt, kann die Erfassung des gewünschte Signals schwieriger sein.

Tektronix-Oszilloskope, die mit einer Analysesoftware konfiguriert sind, bieten die Werkzeuge, die für eine schnelle und effektive Fehlersuche bei Nichteinhaltung von Spezifikationen erforderlich ist.

  • TIE und Histogramme zur Fehlerbehebung bei Problemen mit der Taktrückgewinnung
  • Augendiagramme zur schnellen Auswertung von PAM3-Signalen
  • Erweiterte Jitter-Analyse zur Identifizierung von Rauschquellen durch die Bestimmung des zufälligen und deterministischen Jitters.
  • Erweiterte Trigger-Funktionalität
  • FFT-Analyse zur Isolierung von Störquellen
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Die Fehlersuche von komplexen Systemen erfordert Mehrkanalmessungen und leistungsfähige Signalintegritätswerkzeuge, wie FFTs und Jitter-Analysen.

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Automatisierte Tests wie Leistungsdichtemessung bestätigen die Einhaltung der Norm, indem die Ergebnisse mit den Testgrenzen vergleichen werden.

Zuverlässige Konformitätsprüfungen

Mit der zunehmenden Integration von Subsystemen in vernetzte Umgebungen müssen Ingenieure nachprüfbare, objektive Beweise dafür liefern, dass jedes Gerät kompatibel ist und ein einzelnes Steuergerät zuverlässig mit jedem anderen Steuergerät kommunizieren kann. Die Anforderungen erstrecken sich auch auf EMI/EMV- und ESD-Prüfungen.

Die Einführung von komplexeren, schnellen seriellen Mbps- und Gbps-Technologien ist jedoch schwerer zu überprüfen.

Tektronix ist seit vielen Jahren im Bereich der Hochgeschwindigkeits-Konformitätsprüfung involviert und bringt dieses Wissen auch in die Erprobung neuer Technologien im Automobilbereich ein. Konformitätsprüfungen unterstützen sowohl 100BASE-T1 (802.3bpTM) als auch BroadR-Reach oder 100BASE-T1 (802.3bwTM). Die neueste Konformitätsprüfung ist für 10BASE-T1S (802.3cg). Alle halten die von der OPEN Alliance definierten Prüfanforderungen ein. Tektronix Oszilloskope und Spektrumanalysatoren können auch für ESD- und EMV-Prüfungen eingesetzt werden.

Einführung in die Signaltrennung für Automotive Ethernet-Prüfungen

Die Signalcharakterisierung und der Protokolltest von Automotive-Ethernet kann vom Entwurf über die Validierung bis hin zur Wartung eine Herausforderung darstellen. Die Anzeige tatsächlicher Daten zwischen ECU#1 und ECU#2, die Bewertung der Signalintegrität im Vollduplex-Modus und die Untersuchung von Protokolldaten auf Systemebene ohne Kabelbruch verursachen zusätzliche Testkomplikationen, Zeit und Kosten. Die einzigartige, zum Patent angemeldete Signaltrennungslösung von Tektronix überwindet die Unzulänglichkeiten der aktuellen Angebote auf dem Markt und ermöglicht es den Kunden:

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Automotive-Ethernet-Prüflösungen

Die Prüfung eines Automotive Ethernet erfordert häufig ein Oszilloskop, geeignete Tastköpfe, eine Signalquelle, Software und Prüfvorrichtungen. Um Ihren Anforderungen gerecht zu werden, bietet Tektronix ein umfassendes Sortiment an Testlösungen für Signalqualität und Konformität.

Die Software für automatisierte Tests kann auf einem neuen Gerät installiert, zu einem vorhandenen Gerät hinzugefügt oder von mehreren Oszilloskopen der gleichen Serie gemeinsam genutzt werden. Weitere Informationen erhalten Sie bei Tektronix.

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