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汽车电子系统的配置方案 [复制链接]

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发表于 2016-12-21 18:57:14 |显示全部楼层

大纲

概述

汽车电子和电动汽车的技术特点、设计和测试挑战

汽车电子/电动汽车系统测试测量技术

网络(总线)测试

动力及驱动、车身电子、车载电器等测试

特殊器件测试

一些标准实验

汽车电子中无线信号测试

如何构建您的自动测试系统ATS

混合信号设计

绝大部分嵌入式系统设计采用混合技术

工程师不能预测将出现哪种漏洞(模拟和数字)

多条总线相关

硬件和软件工程师通常会追踪硬件中的代码执行工作

需要监测微处理器的地址总线和多条串行总线

如果没有通用16个数字通道,解决问题所需的时间很长

性能需求

市面上常用技术的性能不断提高

◦ 60MHz100MHz已无法满足当前需求

长捕获时间

从并行技术转向为串行技术时需要捕获更多的时间来调试设计

典型的并行总线读写操作一般只发生在几个时钟周期内

串行总线上的同一业务则要求长得多的捕获时间窗口

需要充足的定时分辨率才能解码分析

无线通信技术的应用增长

◦ TPMS、遥控钥匙、WIFIGPSradar…

车联网

定时分析

o 定时测量是数字设计工程师进行的最常见的测量

o 余量测试是检验时间关系最常见的原因

o 建立/保持时间测量

建立/保持时间违规的原因很多,如系统极限、端接不当或串扰等

很难确定在哪个位上发生违规,工程师需要能够监测整个总线

工程师希望足够的分辨率测量和分析违规

毛刺、干扰

o 毛刺是工程师棘手的一个常见问题

o 毛刺很难触发采集

o 工程师希望使用工具简便的找到毛刺

o 干扰常常是测试中碰到的最大问题,需要能快速的定位和分析

连接被测设备DUT

o 更高的集成度和小型部件正迫使工程师处理探测问题

o 通常工程师会在电路板上为关键信号建立接入点

o 在没有提供接入时,蓝线会焊接起来,使用抓斗夹进行连接

21 OCTOBER 2016 4

汽车电子/电动汽车系统测试测量技术

汽车总线技术的广泛应用

§ 汽车总线是指汽车内部导线采用总线控制的一种技术,通常叫汽车总线或汽车总线技术。随着电子 技术的迅速发展和在汽车上的广泛应用,汽车电子化程度越来越高。从发动机控制到传动系控制, 从行驶、制动、转向系控制到安全保证系统以及仪表报警系统渐渐形成了一个复杂的大系统。

§ 总线的种类很多,如CANLINFlexRayMOST, BroadR-Reach, SENT

高性能 处理器 CPU

接口电路

  基于CAN总线的汽车内各模块的联接图

泰克示波器MSO/DPO系列CAN解决方案

示波器强大的CAN 触发功能包括下述类型:

帧头-触发SOF 字段。

帧类型-选项有数据帧, 远程帧, 错帧和过载帧

标识符-使用读/ 写判定触发特定的11 位或29 位标识

数据-触发1-8 字节用户指定的数据

• Missing Ack -在接收设备没有提供确认时触发

帧尾-触发EOF 字段

事件表显示解码后的带有时间标记的CAN消息帧

泰克示波器MSO/DPO系列LIN解决方案

• LIN触发功能在下述条件下激活:

同步字段 (如图所示)

◦ ID

数据和ID/数据

唤醒帧和睡眠帧

◦ ID奇偶性错误

校验和错误

触发LIN总线(Bus1),同时捕获和解码

Bus2Bus3

在业务通过网关和系统从一条总线传送 到另一条总线时,现在可以查看所有总 线业务

协议测试 物理层分析软件

• FlexRay总线TSS (传输开始顺序)触发 DPO/MSO4000系列,它发起建立网络连接,后面跟 着帧号(02)、包头CRC和净荷(数据)

通过USB或以太网与外部计算机一起运行

提供完整的一套工具评估物理层性能

o 眼图分析 o 同步测量 o 定时测量

o 时间间隔误差 (TIE)

泰克的MOST 测试方案

§ADAS(高级驾驶辅助系统)的数据骨干

§和其它专用汽车总线(CAN / Flexray) 的数据交换

Results for MOST50 and MOST150

Reports with pass/fail status

Results for MOST150

Overshoot and Undershoot

Report for MOST150 with Overshoot and Undershoot measurement - Pass/Fail with oscilloscope Waveform Scree captures

Report with margin details, Eye diagram, and other statistics.

泰克的BroadR-Reach    自动化一致性解决方案

关键性能指标

§自动完成 BroadR-Reach 1.2 技术规范的所有一致性测量

§单台仪器完成时域和频域测量分析

§选件 BRR 夹具提供一种添加扰动信号的机制,这是执行失 真测量以及规范所推荐的最重要测量之一所必需的

§Windows 7 型示波器(包括 MSO/DPO5KDPO7K MSO/DPO70K)上使用软件解决方案,为从事该技术的工程 师提供灵活选择

主要功能

§ BRR 为一体化解决方案,简化设置并提供经济实惠的解决方案

o 在执行 BroadR-Reach PHY 层测试时,工程师可以使用示波器代替频谱分析仪或 VNA(比如用于 PSD 或回波损耗)

§ 用户定义模式实现对鉴定和裕量分析的灵活参数控制

o 按照最适合测量的信号类型对测量进行分组,减少用户干预

§ 设计工程师可使用许多内建报告功能,比如报告追加、报告自动增量,或者包含用户评论等等

§ 选件 BRR 可在执行测试之前进行自动信号验证,如果信号不满足可接受的限制则抛出错误

SENT 解码

§ SENT stands for Single Edge Nibble Transmission

一种点对点的、单向传输的协议,从传感器 到控制器传输帧数据。

用于汽车中传感器和电子控制单元(ECU) 间传输高清传感器数据

简单,直接连接在ADCs和控制器之间

– PWM

– CAN/LIN

– J2716 SAE-标准

支持标准信息解码

支持短序列信息解码

可选输入(Tick Period and No of

汽车音频总线测试-I2S

汽车音响系统对环境的更高要求

大量EMI

电源电压波动

震动、高低温条件

数字音频总线

◦ I2S LJ RJTDM

大功率功放电路对汽车电源系统 的要求

音频质量的测试音频分析

使用DPOxAUDIO音频分析模块进行I2S总线译码分析

其它高速信号:以太网与USB一致性测试

USB串行一致性测试

选项USB: USB 2.0 3.0 低速、全速、高 速和超速自动一致性测试和验证

通过自动仪器和测试模式控制,进行一触 即成的一致性测试

– SuperSpeed USB 3.0 (trigger and analysis)

– USB-TXUSB3SSP:执行 USB 3.0 设备的

验证、检定和调试。测量在 DPOJET 中实现, 符合 USB 3.0 规范。对于一致性和自动化,

以太网串行一致性测试

– ET3: 10BASE-T100BASE-TX

1000BASE-T 的自动检定、一致性和完 PHY 层支持

– ENET10BASE-T 100BASE-TX

行数据包内容上协议搜索和解码

– SFP-TX 以太网 SFP+(SFF-8431)

QSFP+ Tx(SFF-8634) 一致性和调试解 决方案。

其它高速信号: DDR内存总线检测一致性测试

§ DDR存储器分析 (选项DDRA)

支持 DDR1/2/3/4LPDDR1/2/3/4

GDDR3/5

自动突出显示波形上的读和写

自动在捕获的数据上识别和执行选通 测量,提供包括通过/不通过结果在 内的完整报告。

增强DPOJET,提供DDR分析

§ 应用

检定DDR存储器总线

捕获、测量和检定 DDR 内存接口信 号行为、抖动、眼图大小、交叉、选 /时钟对准和误码。

DDR内存总线检测与调试

驱动马达及逆变测试:新能源汽车

电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机 械系统、完成既定任务的工作装置等。

电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机 汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电 源和电动机的调速控制装置等组成

电动汽车驱动电机是所有电动汽车必不可少的关键部件。目 前使用较多的有直流有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻 等四种电机

电动汽车上广泛采用直流串激电动机,这种电机具有"" 机械特性,与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于 存在换向火花,比功率较小、效率较低,维护保养工作量大, 随着电机技术和电机控制技术的发展,势必逐渐被直流无刷 电动机(BCDM)、开关磁阻电动机(SRM)和交流异步电 动机

电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置 的,其作用是控制电动机的电压或电流,完成电动机的驱动 转矩和旋转方向的控制。电动汽车的调速控制转变为直流逆 变技术的应用,将成为必然的趋势

电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的 驱动轴

2012/1/18 16

BCM/PCM/ECU/MCU测试----汽车中的电子控制单元

涉及的测试项目

LIN/CAN协议分析

三相驱动波形测试

模拟传感器信号及检测

风门直接驱动的空调ECU

必须使用的测量方案

• 4个模拟通道

• 16个逻辑通道(并行 总线)

至少2/4条协议解码

准确的时序测量

BUS1 BUS2

典型的驱动控制系统的时序(上电)

• SPWMSVPWM、直接转矩控 制等控制理论的本质是IGBT 门级驱动按照设计规律变化

工程师需要测量变频输出电 压与PWM信号是否一致

泰克方案:

o 泰克示波器独特的 FilterVu功能可以滤掉 输出电压信号的PWM方波 波形,显示出PWM变化趋 势

BCM/PCM/ECU/MCU测试----真正的混合信号采集和分析

同时采集模拟、数字、总线信号

o 传感器模拟或数字输入输出

o ECU输入、输出

o 对执行器的驱动和控制信号

o ECU 内部或板上的总线数据 调试同一块PCB中包含不同的逻辑类型或家族 的电路

o 成本限制只在需要的地方使用昂 贵的高速逻辑

o 功率限制使用低能耗逻辑,延长 电池工作时间

o 在同一逻辑家族中没有提供专用功能 在多条通道中触发建立时间/保持时间违规

2012/1/18 20

发动机点火系统测试

测试挑战

瞬间高压,可达几千至一两万伏

高压探头、差分探头

隔离通道测试

避免通道间的串扰

高强度的电磁干扰

破坏仪器的工作环境

点火系统的发展

机械开关

分电器多点继电器

高压达林顿管

智能IGBT

测量的波形

IGBT点火系统的特点

大电流下的饱和压降低

易于构建出能处理高压线圈(400~600V)的电路

简化的MOS驱动能力

   ◦   在线圈异常工作时能承受高能耗

21

车辆照明系统测试

• HID灯、电源管理测试

类似普通照明电源测试

测试高压发弧点亮脉冲

• LED车灯测试

恒流驱动

高亮度白光LED需要超过1A驱动电

◦ DC/DC型恒流电源

高效率的能量转换

输入电压的巨大波动

▪ PWM调光

电源品质测试

恒流驱动电流纹波测试

功率器件测试

开关损耗

安全工作区

▪ Dv/dt,di/dt

输出功率

转换效率

◦ PWM调光



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