車載用Ethernetのテスト

Cut-away car showing ethernet bus

車載用Ethernetのテスト

信頼性、相互運用性の実現

ADAS、スマート・セーフティ・システム、ヒューマン・マシン・サブシステムは、大量のデータを生成して車両全体にトランスポートします。 さらに、車両サブシステム間の統合を強化するための要件により、単純なリンギング・ネットワークから、バックボーンに接続されたゲートウェイを含む、より複雑なトポロジに移行するという基本的なアーキテクチャ上の変更が進められています。

車載用Ethernetは、実績のあるITテクノロジに由来しており、容量と統合の両方のニーズに対応します。 車載用途以外のEthernetとは異なり、車載バスは、より軽量で低コストのシールドされていないシングル・ツイストペア・ケーブルを使用しています。 これは、PAM3変調を使用することにより、高いデータ転送速度と信頼性を実現しています。

車両規格はEthernetに由来していますが、車両の要件を満たすために物理層に大きな変更が加えられています。 この規格の最初のバージョンは、BroadR-Reachと呼ばれ、100BASE-T1(P802.3bw)、1000BASE-T1(802.3bp)と呼ばれるIEEEバージョンに取って代わられています。

ハードウェアの相互運用性を保証し、多様な動作条件で信頼できる車両動作を保証するため、信号レベル、ノイズ、クロック特性に厳しい制約が課せられています。 この規格で指定されているテスト技術は、固定Ethernetネットワークでは十分に確立されていますが、CANやLINなどの低速シリアル・バスでの作業に慣れている多くの自動車エンジニアにとって、新たな設計課題が発生しています。

設計の検証

プロトタイプのネットワーク・デバイスが構築されたら、設計を「提示」し、それが仕様の範囲内にあるかどうかを評価します。

当社オシロスコープは、車載用Ethernet設計の提示と評価を行うための貴重なツールです。

  • 高度な測定ツール、解析ツールを使用して、異なるユース・ケースでの完全な評価を実施
  • 統計的な解析やヒストグラムと共に、振幅や時間の測定などの自動測定を実施することは、信号品質をチェックするのに適しています
  • アイ・ダイアグラムは、ノイズ、信号インテグリティの問題がないかPAM3信号を評価する最も最速な方法です
  • ジッタ解析ツールは、タイム・インターバル・エラー(TIE)、サイクル間、Rj / Djの測定を含むマスタ/スレーブ・クロック・ジッタの完全なプロファイルを提供します
Automotive Ethernet PAM3 eye diagram

アイ・ダイアグラムは、複雑なPAM3波形を表示するのに最も適した方法です

高速なデバッギングとトラブルシューティング

複雑なネットワークでは、システムやコンポーネントが失敗することが予想され、根本原因に対して迅速なデバッグを実行する必要があります。 車載用Ethernetの高速データ率とエンベデッド・クロックは、ノイズや電力の変動による影響を受けます。

トラブルシューティング手順の一環として波形を評価するのに慣れているエンジニアにとって、PAM3信号をデバッグするのは難しい場合があります。 また、車載用Ethernetは双方向バスであるため、対象となる信号を正確に捕捉するのがさらに難しくなる場合もあります。

Advanced Analysis(拡張解析)ソフトウェアで構成された当社オシロスコープは、仕様にマークが見つからない場合に、トラブルシューティングを迅速かつ効果的に行うために必要なツールを提供します。

  • クロック・リカバリの問題をトラブルシューティングするTIEとヒストグラム
  • PAM3信号を迅速に評価するためのアイ・ダイアグラム
  • ジッタがランダムであるかデターミニスティックであるかを判断することによってノイズ・ソースを特定する拡張ジッタ解析
  • 拡張トリガ機能
  • 干渉のソースを特定するためのFFT解析
Block diagram of automotive subnetworks using Ethernet backbone

複雑なシステムをトラブルシューティングするには、マルチチャンネル測定と、FFT解析やジッタ解析などの優れた信号インテグリティ・ツールが必要です。

コンプライアンス対策も万全


Test software analyzes Automotive Ethernet signals and determines pass/fail

このパワー・スペクトル密度テストを含む自動テストでは、結果をテスト限界と比較して規格に対するコンプライアンスを確認します。

サブシステムをネットワーク環境に統合することにより、エンジニアはすべてのデバイスが相互運用可能であること、および個々のECUが他のECUと安全に通信していることを示す、検証可能な客観的証拠を提供する必要があります。 要件はEMI/EMCとESDのテストにも適用されます。

しかし、より複雑で高速なMbpsおよびGbpsのシリアル・テクノロジの採用については、テストを実行するのが難しい場合があります。

テクトロニクスは長年にわたり高速なコンプライアンス・テストに携わってきており、この専門技術を自動車の新しいテクノロジのテストに適用しています。コンプライアンス・ソリューションには、100BASE-T1(802.3bp TM )およびBroadR-Reachのサポートが含まれます。どちらもOPEN Allianceによって定義されたテスト要件に準拠しています。当社オシロスコープ、スペクトラム・アナライザは、ESDおよびEMCのテストにも適用できます。

車載用Ethernetテスト・システムの解析

車載用Ethernetのトランスミッタをテストするには、オシロスコープ、適切なプローブ、信号源、テスト・フィクスチャが必要です。

テスト・システムの例を紹介します。

Block diagram of automotive Ethernet transmitter test setup

妨害信号が存在する状況で車載用Ethernetのトランスミッタの歪みをテストするためのキャリブレーション設定

車載用Ethernet検証/デバッグ用オシロスコープ

いくつかのオシロスコープでは、車載用Eternetの検証およびデバッグを自動化するテスト・ソフトウェアをサポートしています。必要なオシロスコープの周波数帯域は、試験する規格のレベルによって異なります。

  • 100BASE-T1(最低1GHz必要)
  • 1000BASE-T1(最低2GHz必要)

自動テスト・ソフトウェアは、新規に購入するオシロスコープにインストール、既存のオシロスコープに追加、または同じシリーズの複数のオシロスコープで共有することもできます。

詳細については、リンクをクリックしてデータ・シートをご覧ください。

オシロスコープ・シリーズ テスト・ソフトウェア 利用形態
5シリーズMSO 5-CMAUTOEN
  • 新規に購入するオシロスコープにインストール
  • 既存オシロスコープでアップグレード
  • 同じシリーズのオシロスコープのフローティング・ライセンスで共有
6シリーズMSO 6-CMAUTOEN
MSO/DPO5000シリーズ BRR
DPO7000Cシリーズ
MSO/DPO70000Cシリーズ

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