1. 车载以太网概述1. 以太网最早于1973年发布的一种局域网规范是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。符合IEEE802.3标准2. 车载以太网一种用以太网连接车内电子控制单元ECU的新型局域网技术在单对非屏蔽/屏蔽双绞线上可实现10Mbps、 100Mbps、1Gbps、2.5/5/10Gbps传输速率满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求1.1. 车载以太网发展史2008年BMW第一次将100BASE-T技术应用于车载诊断系统OBD2011年博通Broadcom推出BroadR-Reach车载以太网技术实现以太网从OBD应用到车载网络的过渡BroadR-Reach技术满足严格的行业要求如电磁兼容性EMC、耐热性、故障时间FIT率、具有系统兼容性的车载开放架构2011年11月OPEN联盟One-PairEthernetAlliance成立最初由博通Broadcom、恩智浦NXP、飞思卡尔Freescale和哈曼国际HARMAN发起成立目前超过300多名成员旨在推动将基于以太网的技术标准应用于车内联网制定100Mbit/s BroadR-Reach的物理层标准并将其推广成为开放的产业标准2014年首款采用BroadR-Reach以太网技的量产车型——BMWX5目前几乎所有主流品牌车型都已经或即将集成BroadR-Reach/1000BASE-T1技术BroadR-Reach技术起源于博通公司经由 OPEN联盟推广基于新的行业及市场需求IEEE开始制定车载以太网规范1.2. 车载以太网官方组织1. 定义车载以太网标准的官方组织OPEN联盟One-pair Ethernet AllianceIEEEInstitute of Electrical and Electronics Engineers电气和电子工程2. 多种车载以太网标准BroadR-Reach/100BASE-T1基于BRR技术最先由OPEN联盟定义IEEE 802.3bw规范1000BASE-T1/RTPGEIEEE 802.3bp规范10BASE-T1IEEE 802.3cg规范2.5/5/10GBASE-TIEEE 802.3ch规范1.3. 车载以太网技术优点更高传输速率100Mbps 1000Mbps适应严苛的汽车电子应用环境温度、应力、 复杂电子环境成本更低、质量更轻减少高达80的连接成本、高达30的布线重量仅1对双绞线高可靠性、低功耗低电磁辐射满足特定EMC标准优化DSP技术以满足汽车辐射环境要求、PAM3编码提升抗噪能力1.4. 100BASE-T1以太网简介简称BroadR-Reach或100BASE-T1BroadR-Reach车载以太网源于100BASE-TX及1000BASE-T技术传输速率66.666Mbps采用4B3B、PAM-3编码PAM-3编码具备更高的频谱效率可提升回损、减小串扰 和EMI。对线缆质量要求也更低从而节省成本主要应用在汽车视听系统上如倒车摄像传输2. 100BASE-T1 PMA测试2.1. 测试项目BroadR-Reach/100BASE-T1常规测试项2.2. 测试模式为完成不同一致性测试项需要将DUT PHY通过修改寄存器的方式设置为不同的测试模式以发出特定数据包测试模式模式定义模式test mode1周期性发出,40个140个-1符号test mode21/-1 交替最快跳变test mode42047 位伪随机 PAM3 序列test mode5正常扰频随机数据2.3. 测试项目2.3.1. 传输衰落Output Droop测试组网测试步骤将被测设备DUT连接至稳定电源。通过链路伙伴Link Partner或其他接口如 100BASE‑T1、标准以太网、CAN、FlexRay 等将 DUT 的 PHY 设置为测试模式。DUT 必须能够将其 PHY 配置为测试模式 1Test Mode 1测试标准正/负峰值后500ns处的幅值相对峰 值Vpk的衰落Vd占峰值的比例应小于45%测试结果Postive droopNegative droop2.3.2. 传输失真Transmitter Distortion测试组网测试步骤配置被测设备DUT使其发射为测试模式 4Test Mode 4的 波形。按照文献 的描述配置干扰源disturber source干扰源频率11.111 MHz峰峰值5.4 V的干扰信号e.g. RS RTO-B6/RTP-B6。将 MDI 接口的BI_DA差分信号线连接至测试夹具 2Test Fixture 2。捕获测试模式 4 波形中连续 2ms 的符号。使用文献 [3] 提供的代码在 MATLAB 中处理这段 2ms 的捕获数据计算1 个单位间隔1 UI内至少 10 个均匀分布相位偏移点上的峰值失真。测试标准使用规范定义的MATLAB脚本计算每个符号周期内至少10个等分相位处视采样率而定采得的峰值失真需小于15mV测试结果2.3.3. 时钟频率Clock Frequency测试组网测试步骤配置被测设备DUT使其工作在发射机测试模式 2。将 MDI 的 BI_DA 信号线连接至测试夹具 1。使用 窄带锁相环PLL从发射符号中提取时钟频率。为提升测量精度多次重复步骤 3。测量发射时钟的频率。测试标准662/3MHz±100ppm即66.6603MHz to 66.6736 MHz测试结果2.3.4. 传输时间抖动Timing Jitter测试组网MASTER transmitter timing jitter测试步骤配置被测设备DUT使其工作于发射机测试模式 2。将 MDI 接口的 BI_DA 信号连接至测试夹具 1。捕获至少 1 ms的波形数据并对捕获数据进行处理以计算RMS TIE 抖动。为提高测量精度多次重复步骤 3。SLAVE transmitter timing jitter测试步骤配置被测设备DUT工作在正常模式并强制为SLAVE从模式。配置链路伙伴LP工作在正常模式并强制为MASTER主模式。将 DUT 的 TX_TCLK 信号连接至示波器DSO。使用短车载线缆建立 DUT 与 LP 之间的链路。捕获至少 1ms 的波形数据处理 TX_TCLK 信号并计算RMS TIE 抖动。为提高测量精度多次重复步骤 5。测试标准当DUT处于Master模式MDI输出的TIE抖动RMS值需小于50ps2.DUT处于Slave模式下的TIE抖动RMS值应小于150ps。测试结果MasterSlave2.3.5. 功率谱密度、峰值差分输出PSD Peak differential output测试组网测试步骤配置被测设备DUT使其工作在发射机测试模式 5。将 MDI 接口的 BI_DA 信号连接至测试夹具 3。配置频谱分析仪SA参数如下分辨率带宽 RBW 10 kHz视频带宽 VBW 30 kHz扫描时间 60 秒检波器为 RMS若使用示波器DSO需配置等效参数。使用频谱分析仪或示波器捕获测试模式 5 波形的频谱。计算发射机的功率谱密度PSD。测试标准峰值差分输出 2.2V测试结果2.3.6. MDI回损Return Loss测试组网测试步骤将被测设备DUT配置为 【SLAVE从模式】工作。对矢量网络分析仪VNA、时域反射仪TDR或示波器DSO进行校准以消除测试夹具与连接线缆带来的影响。将 MDI 接口的BI_DA差分信号线连接至测试设备。以100Ω 特性阻抗为参考测量 MDI 接口处的反射参数。测试标准测试结果2.3.7. 模式转换损耗 (MDI mode conversion loss)测试组网测试步骤矢量网络分析仪VNA、具备频域分析功能的时域反射仪TDR或具备频域分析功能的数字示波器DSO差分探头或带等长 50Ω 同轴电缆的 2 针转 SMA 适配器短车载以太网线缆将被测设备DUT配置为 【从模式SLAVE】工作。对矢量网络分析仪VNA、时域反射仪TDR或示波器DSO进行校准消除测试夹具与连接线缆的影响。将 MDI 接口的 BI_DA 差分信号线连接至测试设备。以100 Ω 特性阻抗为参考测量 MDI 接口的模式转换损耗。测试标准测试结果