作者丨鼎陽科技 張賀陽

引言

近年來，主要受信息娛樂系統，先進的駕駛員輔助系統（ADAS），動力傳動系統和車身電子設備的推動，汽車的電氣系統越來越復雜。每次性能的提高都需要更快的數據傳輸速率，由于當今車輛中的各種電子控制單元（ECU）之間需要共享大量的實時數據，車載以太網應運而生。

與同為汽車總線的CAN/LIN低速背板不同，車載以太網需要進行一致性測試，根據IEEE和OPEN 聯盟的規定，車載以太網的物理層（PHY）根據速率被分為了百兆車載以太網(100base-T1)和千兆車載以太網(1000base-T1)。

1、難點與挑戰

不論是100base-T1還是1000base-T1的測試，都涉及到多臺設備協同工作，這對于產品的相互控制進行測試項的配置和數據的讀寫都有了更高的要求，對于公司的產品豐富度也是一個挑戰。

對于自動化測試應用，能夠穩定地自動捕獲信號是一大挑戰，工程師花費了數千小時來學習標準并且創建了自動化、重復性強的一致性測試。這些一致性測試軟件可以根據IEEE/OPEN Alliance規范自動執行物理層測試。

車載以太網一致性測試常見測試項有：

l  基本的一致性測試

l  失真測試

l  回波損耗測試

2、一致性測試的必要性

新串行總線數據速率的更高要求

隨著數據速率的提高，數據和時鐘線之間愈發嚴重的偏移越來越難以在并行總線中解決，工程師們給出的解決方案是使用快速串行通道。

較新的串行總線結構正在迅速取代高速數字系統的并行總線結構，這些協議配有嵌入式時鐘，可以實現簡單路由以及每個引腳更高帶寬的目標。

然而，這些串行互連也遇到了一些自身的問題，為了保持與較早的并行總線相同的總帶寬，新串行總線需要增加其數據速率。

物理層元器件的影響不可忽視

隨著串行互連的數據速率增加，從 0 邏輯電平到 1 邏輯電平的數據瞬變上升時間變短。這種較短的上升沿在傳輸線的阻抗不連續處會造成很大的反射，從而使遠端的眼圖效果變差。因此，在設計電路時不能再忽略物理層元器件如印刷電路板走線、連接器、電纜和集成電路封裝帶來的影響。

實際上，在很多情況下，芯片的速度已經快到使得物理層器件成為瓶頸。為了在整個通道中保持信號完整性，各種串行總線中大量使用了擁有良好的共模抑制比的差分電路。但與此同時，差分傳輸線加上高速數據的微波效應讓工程師對新的設計和驗證工具提出了需求。

我們迫切地需要一個測試測量解決方案，以便對高速數字互連中看到的復雜微波特性進行簡單的表征，一致性驗證應運而生。

車載以太網中更為嚴格的傳輸要求

與傳統工業以太網相比，車載以太網僅需要使用1對雙絞線，而工業以太網則需要多對，線束較多。同時，工業以太網一般使用RJ45連接器連接，而車載以太網并未指定特定的連接器，連接方式更為靈活小巧，能夠大大減輕線束重量。

除此以外，車載以太網物理層需滿足車載環境下更為嚴格的EMC要求，對于非屏蔽雙絞線的傳輸距離需達到15m（屏蔽雙絞線達40m）。面對如此嚴格的傳輸要求，業界統一了接口標準，也就是車載以太網物理層一致性驗證的標準。

以太網控制器和物理介質連接的模塊叫做物理層，在出廠之前，制造商必須驗證以太網接口的一致性，確保接口的正確的電氣性能。

不滿足規范要求的產品可能會導致車載以太網信號質量惡化、通信異常，或導致嚴重EMC問題。