01 介紹

虹科模塊化儀器減小了傳統(tǒng)儀器的尺寸，因此它們可以安裝在電路卡上。多個卡可以插入到具有通用計算機接口、電源和互連的框架中。模塊化儀器框架包括使用標準PCIe接口的計算機、PXI測試框架或基于LXI的盒子。通常，工程師使用多張卡并將其配置到一個測試系統(tǒng)中。該系統(tǒng)可能包含多個儀器、具有多個通道的單一儀器類型，或兩者的組合。

下圖顯示了配備兩個PCIe模塊化數(shù)字化儀的便攜式計算機。這種緊湊、獨立的裝置可在車輛內(nèi)使用，允許在車輛行駛時進行測量。

基于PXI的模塊化系統(tǒng)不那么自主，但在單個板條箱中提供更多的模塊化儀器。他們需要外接顯示器和鍵盤。虹科Spectrum的虹科digitizerNETBOX等基于LXI的系統(tǒng)非常適合實驗室安裝和移動使用，通過LAN提供大量通道和連接，可直接連接筆記本電腦或遠程控制室監(jiān)控。

02 車載電子

車載電子子系統(tǒng)的基礎是微處理器。下圖為顯示微控制器、存儲器和外圍接口的通用車載微處理器。傳感器和其他控制器使用微控制器底部顯示的各種車輛特定接口進行通信。

這些微處理器與標準微處理器的不同之處在于具有更高的環(huán)境和可靠性標準，以及增加了專用車輛總線和接口，例如CAN、LIN和PSI5。這些接口允許微處理器與其他處理器、傳感器和執(zhí)行器進行通信。

控制器局域網(wǎng)或CANbus是此處顯示的最復雜的數(shù)據(jù)總線，是許多汽車數(shù)據(jù)鏈路的主干。在其基本形式中，它使用帶有8字節(jié)數(shù)據(jù)包的差分信號通過兩線總線以20kb/s到1Mb/s的速度交換數(shù)據(jù)。更新的版本CAN靈活數(shù)據(jù)速率(CAN FD)將數(shù)據(jù)內(nèi)容擴展為64字節(jié)數(shù)據(jù)包，以高達12Mb/S的速度交換。

本地互連網(wǎng)絡或LIN總線是一種成本較低的總線，用于幫助降低非關鍵應用的成本。它使用兩個、四個或八個字節(jié)的數(shù)據(jù)幀通過單根線以高達20kb/s的速度運行。

PSI5接口用于將多個傳感器連接到電子控制單元，并已用作安全氣囊和相關約束系統(tǒng)的主要傳感器通信總線。它是使用曼徹斯特編碼以高達189kb/S的速度運行的兩線總線。

03 虹科數(shù)字化儀的應用

最常用的模塊化儀器是數(shù)字化儀。虹科數(shù)字化儀是一種電子采集設備，它采集模擬波形，通過模數(shù)轉換器(ADC)對其進行采樣和數(shù)字化，并將數(shù)字化的樣本發(fā)送到緩沖區(qū)，以便在計算機處理之前將其保存。虹科Spectrum等模塊化儀器供應商提供的數(shù)字化儀具有8到16位的ADC分辨率，模擬帶寬高達1.5GHz，采樣率高達每秒5Giga采樣(GS/s)，每張卡有1到16個通道。為同步多張卡做準備，每個系統(tǒng)最多允許16個卡（或最多256個完全同步的通道）。這些儀器系統(tǒng)可無限重新配置，以在車載嵌入式系統(tǒng)中采集、存儲和測量信號。

可以選擇虹科數(shù)字化儀以匹配每個接口的數(shù)據(jù)速率和帶寬要求，以及更常見的處理器和相關操作。

圖1：獲取來自轉向角傳感器的CANbus數(shù)據(jù)包，并使用虹科Spectrum M2p.5946-X4 4通道、80MS/s、16位數(shù)字化儀和SBench6軟件測量信號的物理層屬性。

考慮監(jiān)控CANbus接口的任務。用于此測量的數(shù)字化儀具有可遠程配置的輸入，允許每個通道的單端或差分輸入。在這種情況下，使用了差分輸入。結果如圖3所示。該采集使用虹科Spectrum的SBench6軟件顯示，該軟件允許分析接口的物理層。可以驗證信號的幅度和時序，以確保符合CANbus標準。

信號幅度的基本測量，包括峰峰值、最大值和最小值，可以表征數(shù)據(jù)包。對上升和下降時間進行額外的計時測量，以確保總線信號的完整性。