四大測試分析助汽車(chē)滿(mǎn)足新需求

中國汽車(chē)產(chǎn)量已超過(guò)美國躍居全球第一，未來(lái)5-10年還將保持不斷增長(cháng)的態(tài)勢。中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )預計，2010年汽車(chē)產(chǎn)量增速在10%左右，有望達到1,500萬(wàn)輛。中國目前已涌現不少知名的企業(yè)，包括汽車(chē)制造商、模塊化系統供應商和元器件供應商、電子設備商等，特別是一汽、二汽、比亞迪、奇瑞、吉利、航盛、長(cháng)安等本土廠(chǎng)商在自主開(kāi)發(fā)和創(chuàng )新上取得的長(cháng)足進(jìn)步帶動(dòng)了中國汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

然而，面對日益復雜的汽車(chē)設計需求，特別是要推出中高端和商用的新能源汽車(chē)之時(shí)，自主創(chuàng )新和開(kāi)發(fā)之路并非坦途。泰克科技的專(zhuān)家曾在不久前舉辦的一場(chǎng)汽車(chē)電子技術(shù)論壇上以擁有“100多個(gè)ECU、軟件代碼已經(jīng)達到700萬(wàn)行”的豐田L(fēng)exus460汽車(chē)為例，強調了電子部件在汽車(chē)特別是高端汽車(chē)中所占據的比例越來(lái)越高。“如圖1，汽車(chē)電子關(guān)乎目前汽車(chē)設計的三大市場(chǎng)挑戰，即如何滿(mǎn)足生態(tài)(環(huán)境保護)、更舒適方便和增強安全性的要求，而圍繞解決這些挑戰的系統和子系統正是目前汽車(chē)電子設計的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。”他指出。“而局域網(wǎng)、動(dòng)力系統、電子控制單元和數字RFID的應用在改善汽車(chē)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(chē)設計的三大市場(chǎng)挑戰引發(fā)更多設計熱點(diǎn)


四大測試分析，一個(gè)也不能少

泰克的專(zhuān)家在演講中強調，無(wú)論對于需要改善燃油效率或采用新能源的動(dòng)力傳動(dòng)系統，還是有助于提升駕車(chē)和娛樂(lè )舒適性的車(chē)身及影音娛樂(lè )系統，抑或制動(dòng)、轉向等安全駕駛系統，局域網(wǎng)(LAN)的使用量正不斷提高，以實(shí)現傳動(dòng)控制、車(chē)身控制或各種線(xiàn)控操作(X-by-wire control)；由于需要提高汽車(chē)的能耗效率，因此汽車(chē)的引擎控制單元和電源系統變得更加復雜，而混合動(dòng)力和清潔燃料柴油機技術(shù)要求高級電子控制系統，以保證安全及環(huán)保；利用電子控制單元(ECU)控制基本汽車(chē)系統和非基本汽車(chē)系統正成為新的行業(yè)標準，這些ECU基于數字技術(shù)(MCU、FPGA等器件)，要求更深入地了解復雜的定時(shí)和信號完整性問(wèn)題；汽車(chē)安全系統采用胎壓監測(TPMS)和RFID系統，需要開(kāi)發(fā)和測量實(shí)時(shí)RF系統，要能夠高效監測汽車(chē)操作和狀態(tài)。

(一)局域網(wǎng)測試分析

泰克的專(zhuān)家在演講中闡述到，汽車(chē)設計中正集成各種串行數據技術(shù)和應用來(lái)實(shí)現LAN，如CAN、LIN、MOST和FlexRay。串行通信可改善電路板設計，因為串行接口集成到處理器、ASIC、FPGA等器件中，使得連接數量減少、組件總成本下降。最終汽車(chē)設計通常包含多個(gè)串行標準、混合信號、混合數據速率、單端信號和差分信號，這就需要一種集大成且易用的高品質(zhì)測試分析解決方案，以完成信號之間定時(shí)、信號完整性測試分析和調試。

對于汽車(chē)中常用的CAN、LIN這類(lèi)低速串行總線(xiàn)的調試，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記功能，可在事件表顯示解碼后的帶有時(shí)間標記的CAN消息幀，這一功能是其他競爭性產(chǎn)品所不具備的。


圖2：泰克的DPO/MSO4000系列示波器CAN解決方案


對于方興未艾的高速差分串行總線(xiàn)FlexRay，DPO/MSO4000系列也提供調試解決方案。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估物理層性能，包括眼圖分析、同步測量、定時(shí)測量、時(shí)間間隔誤差 (TIE)，并可通過(guò)USB或以太網(wǎng)與外部計算機一起運行。

(二)動(dòng)力系統測試分析

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

汽車(chē)ECU根據放在汽車(chē)各處的傳感器傳回的數據實(shí)時(shí)計算信息，確定最佳的引擎控制參數值。由于ECU內置到汽車(chē)引擎室中，噪聲環(huán)境更加惡劣，同時(shí)由于對更高頻率的分析需求也在不斷上升，特別是對微秒級、毫秒級以及甚至納秒級瞬態(tài)信號或尖峰的抗擾能力，對傳統示波器和探頭分析納秒級的高頻噪聲提出了挑戰。泰克專(zhuān)家建議降低測量系統的電氣負荷，包括使用低輸入電容的差分探頭。泰克專(zhuān)家還針對部分工程師希望利用信號源進(jìn)行動(dòng)力系統電子控制單元現場(chǎng)仿真測試提供了基于信號源的測試方法，例如利用AFG3000系列函數信號發(fā)生器仿真各種汽車(chē)傳感器信號, 如壓力、溫度、速度、旋轉和角度位置，對汽車(chē)應用中的引擎控制單元進(jìn)行功能測試和優(yōu)化。