四大測(cè)試分析助汽車滿足新需求

中國(guó)汽車產(chǎn)量已超過美國(guó)躍居全球第一，未來5-10年還將保持不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，2010年汽車產(chǎn)量增速在10%左右，有望達(dá)到1,500萬輛。中國(guó)目前已涌現(xiàn)不少知名的企業(yè)，包括汽車制造商、模塊化系統(tǒng)供應(yīng)商和元器件供應(yīng)商、電子設(shè)備商等，特別是一汽、二汽、比亞迪、奇瑞、吉利、航盛、長(zhǎng)安等本土廠商在自主開發(fā)和創(chuàng)新上取得的長(zhǎng)足進(jìn)步帶動(dòng)了中國(guó)汽車電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

然而，面對(duì)日益復(fù)雜的汽車設(shè)計(jì)需求，特別是要推出中高端和商用的新能源汽車之時(shí)，自主創(chuàng)新和開發(fā)之路并非坦途。泰克科技的專家曾在不久前舉辦的一場(chǎng)汽車電子技術(shù)論壇上以擁有“100多個(gè)ECU、軟件代碼已經(jīng)達(dá)到700萬行”的豐田L(fēng)exus460汽車為例，強(qiáng)調(diào)了電子部件在汽車特別是高端汽車中所占據(jù)的比例越來越高。“如圖1，汽車電子關(guān)乎目前汽車設(shè)計(jì)的三大市場(chǎng)挑戰(zhàn)，即如何滿足生態(tài)(環(huán)境保護(hù))、更舒適方便和增強(qiáng)安全性的要求，而圍繞解決這些挑戰(zhàn)的系統(tǒng)和子系統(tǒng)正是目前汽車電子設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。”他指出。“而局域網(wǎng)、動(dòng)力系統(tǒng)、電子控制單元和數(shù)字RFID的應(yīng)用在改善汽車生態(tài)學(xué)、安全性和舒適性方面扮演了重要的角色。

圖1：汽車設(shè)計(jì)的三大市場(chǎng)挑戰(zhàn)引發(fā)更多設(shè)計(jì)熱點(diǎn)


四大測(cè)試分析，一個(gè)也不能少

泰克的專家在演講中強(qiáng)調(diào)，無論對(duì)于需要改善燃油效率或采用新能源的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，還是有助于提升駕車和娛樂舒適性的車身及影音娛樂系統(tǒng)，抑或制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等安全駕駛系統(tǒng)，局域網(wǎng)(LAN)的使用量正不斷提高，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)控制、車身控制或各種線控操作(X-by-wire control)；由于需要提高汽車的能耗效率，因此汽車的引擎控制單元和電源系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，而混合動(dòng)力和清潔燃料柴油機(jī)技術(shù)要求高級(jí)電子控制系統(tǒng)，以保證安全及環(huán)保；利用電子控制單元(ECU)控制基本汽車系統(tǒng)和非基本汽車系統(tǒng)正成為新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這些ECU基于數(shù)字技術(shù)(MCU、FPGA等器件)，要求更深入地了解復(fù)雜的定時(shí)和信號(hào)完整性問題；汽車安全系統(tǒng)采用胎壓監(jiān)測(cè)(TPMS)和RFID系統(tǒng)，需要開發(fā)和測(cè)量實(shí)時(shí)RF系統(tǒng)，要能夠高效監(jiān)測(cè)汽車操作和狀態(tài)。

(一)局域網(wǎng)測(cè)試分析

泰克的專家在演講中闡述到，汽車設(shè)計(jì)中正集成各種串行數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)LAN，如CAN、LIN、MOST和FlexRay。串行通信可改善電路板設(shè)計(jì)，因?yàn)榇薪涌诩傻教幚砥?、ASIC、FPGA等器件中，使得連接數(shù)量減少、組件總成本下降。最終汽車設(shè)計(jì)通常包含多個(gè)串行標(biāo)準(zhǔn)、混合信號(hào)、混合數(shù)據(jù)速率、單端信號(hào)和差分信號(hào)，這就需要一種集大成且易用的高品質(zhì)測(cè)試分析解決方案，以完成信號(hào)之間定時(shí)、信號(hào)完整性測(cè)試分析和調(diào)試。

對(duì)于汽車中常用的CAN、LIN這類低速串行總線的調(diào)試，泰克的DPO/MSO4000系列示波器提供了簡(jiǎn)單、易用、完整、高品質(zhì)的觸發(fā)、捕獲和解碼解決方案。如圖2，該示波器系列提供了搜索和標(biāo)記功能，可在事件表顯示解碼后的帶有時(shí)間標(biāo)記的CAN消息幀，這一功能是其他競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)品所不具備的。


圖2：泰克的DPO/MSO4000系列示波器CAN解決方案


對(duì)于方興未艾的高速差分串行總線FlexRay，DPO/MSO4000系列也提供調(diào)試解決方案。泰克公司的FlexRay物理層分析軟件DPO4AUTOMAX還全面支持物理層分析，提供完整的一套工具評(píng)估物理層性能，包括眼圖分析、同步測(cè)量、定時(shí)測(cè)量、時(shí)間間隔誤差 (TIE)，并可通過USB或以太網(wǎng)與外部計(jì)算機(jī)一起運(yùn)行。

(二)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試分析

動(dòng)力系統(tǒng)無疑是汽車的心臟，而與動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)的電子電路的高質(zhì)量穩(wěn)定運(yùn)行將很大程度上決定整車的性能表現(xiàn)，其中既包括通過ECU實(shí)現(xiàn)的電子控制部分，還包括汽車電源電路，特別是新能源汽車。

汽車ECU根據(jù)放在汽車各處的傳感器傳回的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算信息，確定最佳的引擎控制參數(shù)值。由于ECU內(nèi)置到汽車引擎室中，噪聲環(huán)境更加惡劣，同時(shí)由于對(duì)更高頻率的分析需求也在不斷上升，特別是對(duì)微秒級(jí)、毫秒級(jí)以及甚至納秒級(jí)瞬態(tài)信號(hào)或尖峰的抗擾能力，對(duì)傳統(tǒng)示波器和探頭分析納秒級(jí)的高頻噪聲提出了挑戰(zhàn)。泰克專家建議降低測(cè)量系統(tǒng)的電氣負(fù)荷，包括使用低輸入電容的差分探頭。泰克專家還針對(duì)部分工程師希望利用信號(hào)源進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)電子控制單元現(xiàn)場(chǎng)仿真測(cè)試提供了基于信號(hào)源的測(cè)試方法，例如利用AFG3000系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器仿真各種汽車傳感器信號(hào), 如壓力、溫度、速度、旋轉(zhuǎn)和角度位置，對(duì)汽車應(yīng)用中的引擎控制單元進(jìn)行功能測(cè)試和優(yōu)化。