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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.

Der Standard im Automotive-Bereich hat seinen Ursprung im Ethernet, beinhaltet aber signifikante Änderungen auf der physikalischen Ebene, um den Anforderungen der Automobilindustrie gerecht zu werden. Die erste Version des Standards ist als BroadR-Reach bekannt und wurde von den IEEE-Versionen 100BASE-T1 (P802.3bw) und 1000BASE-T1 (802.3bp) abgelöst.

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.

Zuverlässige Konformitätsprüfungen

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

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 (802.3bp TM ) als auch BroadR-Reach. Beide halten die von der OPEN Alliance definierten Prüfanforderungen ein. Tektronix Oszilloskope und Spektrumanalysatoren können auch für ESD- und EMV-Prüfungen eingesetzt werden.

Anatomie eines Automotive Ethernet Testsystems

Die Prüfung eines Automotive Ethernet Transmitters erfordert ein Oszilloskop, geeignete Tastköpfe, Signalquellen und Prüfvorrichtungen.

Hier sehen Sie ein Beispiel eines Testsystems:

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Kalibrieraufbau zum Testen von Verzerrungen von Ethernet-Sendern bei Vorhandensein eines Störsignals

Oszilloskope für die Validierung und Fehlersuche in Automotive Ethernet-Systemen

Verschiedene Oszilloskopserien unterstützen Testsoftware zur Automatisierung der Validierung und Fehlersuche in Automotive Ethernet-Systemen. Die erforderliche Bandbreite des Oszilloskops hängt vom Standard ab, nach dem getestet wird:

  • Für 100BASE-T1 ist eine Bandbreite von mindestens 1 GHz erforderlich.
  • Für 1000BASE-T1 ist eine Bandbreite von mindestens 2 GHz erforderlich.

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.

Klicken Sie auf die Links zum direkten Zugriff auf die Datenblätter.

Oszilloskop-Serie Testsoftware Verfügbar als
MSO Serie 5 5-CMAUTOEN
  • Installation in einem neuen Gerät
  • Aufrüstung eines vorhandenen Geräts
  • Floating-Lizenz zur gemeinsamen Nutzung in mehreren Oszilloskopen der gleichen Serie
MSO Serie 6 6-CMAUTOEN
MSO/DPO5000 BRR
DPO7000C
MSO/DPO70000C

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Title
Ensuring the Performance and Conformance of In-Vehicle Networks for New-Generation Automobiles
Automotive Primer: In-Vehicle Networking This primer provides an overview of the trends, challenges and solutions associated with the expected future evolution of in-vehicle networks, as well as a fou...
Automotive Ethernet: See the True Signal
As the move toward Automotive Ethernet technology in vehicles accelerates, comprehensive design validation is vital to ensure interoperability and reliable operation across multiple ECUs. This applica...
Automotive Ethernet with PAM3 introduces new test challenges. Tektronix' new, innovative, non-intrusive Signal Separation simplifies Automotive Ethernet testing and set-up, providing advanced sign...
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