Vítejte, dnes je
sobota 21.
prosinec 2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Vývojáři elektronických řídicích jednotek (ECU) s rozhraním sítě ethernet pro automobily musí provádět testy, které potvrdí, že jejich zařízení fungují správně. Nicméně pokud nastanou během přenosu signálu potíže, běžná analýza protokolu ethernet není ve většině případů dostačující. Nová sada pro spouštění a dekódování s osciloskopy od společnosti Rohde & Schwarz poskytuje vhodné řešení těchto problémů. Sada umožňuje vývojářům spustit obsah přenášený protokolem ethernet, dekódovat ho a korelovat jeho načasování s elektrickými signály sběrnice. V průběhu ladění se tím výrazně zrychlí analýza potíží.
Síť ethernet pro automobily je stále populárnější systém rychlé sběrnice pro aplikace ve vozidlech, jako jsou asistenční systémy řidiče a systémy pro informace a zábavu. Pro tento účel vyvinul automobilový průmysl rozhraní 100BASE-T1 ethernet. Je založené na technologii BroadR-Reach® a jeho standardizaci provedla pracovní skupina IEEE 802.3bw. Rozhraní 100BASE-T1 využívá plně duplexní ethernetovou komunikaci prostřednictvím nestíněné kroucené dvoulinky ethernet. Signály 100BASE-T1 používají modulaci PAM-3 a úrovně rozdílového signálu se pohybují v rozmezí –1 V až +1 V. S přenosovou rychlostí 100 Mb/s je rozhraní výrazně rychlejší než tradiční sběrnicové systémy, jako je CAN.
Vysílač modifikuje frekvenční odezvu signálů 100BASE-T1, aby byl zajištěn spolehlivý přenos s minimálním únikem vysokofrekvenčního signálu z nestíněného kabelu. Standard 100BASE-T1 vyžaduje, aby byl ve vysílači přítomen vyrovnávač. Při navázání připojení změří čipy 100BASE-T1 PHY frekvenční odezvu kabelu. Vyrovnávače předzkreslí signály před následným přenosem dat, aby byl zajištěn spolehlivý přenos signálu a současně minimalizován únik signálu ve vf spektru. Ve srovnání se standardem ethernet 100BASE-Tx, který funguje bez vyrovnávačů, jsou signály v systému 100BASE-T1 díky předzkreslení vysoce zkresleny. Díky tomu již vývojáři nemusí nadále vyhodnocovat kvalitu signálu pouze na základě úrovní elektrických signálů sběrnice.
Skupina IEEE specifikovala charakteristiky rozhraní 100BASE-T1. Pomocí standardního testu kompatibility mohou vývojáři měřit elektrické charakteristiky rozhraní v laboratoři pomocí osciloskopu a síťového analyzátoru. Kontrola správné komunikace zajišťované elektronickou řídicí jednotkou (ECU) se normálně ověřuje pomocí nástroje pro analýzu protokolu ethernet, například Vector CANoe nebo Wireshark. Nástroje tohoto typu zaznamenávají veškerý datový provoz v síti ethernet a poskytují možnosti komplexní analýzy. Nicméně chyby přenosu se projevují jen ve formě chyb telegramů a nelze provést podrobnou analýzu hlavní příčiny. K tomuto účelu je obecně zapotřebí osciloskop s vhodnou sadou pro spouštění a dekódování.
Pomocí nové sady pro spouštění a dekódování pro sběrnici 100BASE-T1 od společnosti Rohde & Schwarz mohou nyní vývojáři jednotek ECU v rámci analýzy poprvé přímo korelovat elektrické signály s obsahem vysílaného telegramu. Například potíže, které nastanou na sběrnici v aplikacích pro síť ethernet u automobilů, lze nyní odladit stejně snadno jako u konvenčních sběrnic CAN (pro které rovněž existují velmi výkonné sady pro spouštění a dekódování).
Při komunikaci přes sběrnici 100BASE-T1 jsou oba datové toky přenášeny současně prostřednictvím kroucené dvoulinky. Když uživatel zaznamená úroveň signálu sběrnice pomocí osciloskopu, změří se oba složené datové toky. Bez oddělení těchto datových toků však není možné provést potřebnou analýzu. Modul sondy R&S RT-ZF5 ethernet od společnosti Rohde & Schwarz je pro tento účel vybaven vhodnými směrovými vazebnými členy. Po vložení modulu do sekce vedení sítě ethernet odděluje datové toky od sebe a umožňuje nerušivý záznam komunikace přes sběrnici 100BASE-T1 pomocí osciloskopu.
Zaznamenané signály byly ovšem silně zkresleny vyrovnávačem zabudovaným ve vysílači 100BASE-T1. Před dalším zpracováním jsou signály nejprve vyrovnány pomocí složitých algoritmů a potom dekódovány. Osciloskop během procesu dekódování dešifruje telegramy a zobrazí všechny přenášené datové telegramy a nečinné rámce. Dekódované telegramy se zobrazují jako barevně kódované signály sběrnice v tabulkovém formátu. Vývojářům to umožňuje korelovat živé signály sběrnice 100BASE-T1 s přenášeným obsahem protokolu a provádět velmi podrobnou analýzu.
Rozsáhlé možnosti spouštění umožňují také vývojářům, mimo jiné, zobrazit izolované telegramy se specifickou zdrojovou nebo cílovou adresou.
Na základě dekódování signálů sběrnice 100BASE-T1 je možné odhalit časové souvztažnosti mezi sběrnicovou komunikací a jinými signály. Uživatelé mohou například stanovit dobu spuštění jednotky ECU pro účely ladění spouštěním osciloskopu 12V napájecím napětím a změřením času, který uplyne, než dorazí první platný telegram. Stabilitu sběrnicové komunikace lze ověřit stejně snadno. Vývojář nakonfiguruje spouštění speciálně na krátkodobá přerušení napájecího napětí a potom zanalyzuje výsledná přerušení sběrnicové komunikace. Pokud dojde k mnoha přerušením, je stabilita značně narušena.
Sporadické chyby sběrnice způsobené vazbou na zdroje rušení se bez dalších možností analýzy mohou odlaďovat velmi obtížně. Dekódováním komunikace přes sběrnici 100BASE-T1 mohou vývojáři analyzovat sběrnicovou komunikaci ve všech vrstvách protokolu se správnou časovou korelací a identifikovat přitom vazbu se zdroji rušení.
Například při měření z obr. 6 jsou rámec MAC a nečinné rámce na začátku záznamu vysílány správně. Ovšem datový tok je uprostřed záznamu krátce přerušen. Dole je vykresleno frekvenční spektrum rušivého signálu. Zřetelně zde pozorujeme špičku na 2 MHz. Je zřejmé, že tento rušivý signál stojí za přerušením na sběrnici. Díky kombinaci možností dekódování s dalšími analytickými nástroji osciloskopu (např. frekvenční analýzou) bude tento typ ladění mnohem snazší. Osciloskop například umožňuje rychle detekovat rušení, které by se pomocí jiných metod izolovalo velmi obtížně.
Společnost Rohde & Schwarz nabízí vývojářům elektronických řídicích jednotek (ECU) s rozhraním sítě ethernet pro automobily kompletní volitelnou sadu pro spouštění a dekódování signálu sběrnice 100BASE-T1 včetně modulu sondy pro nerušivý přístup k signálu. Během ladění mají vývojáři k dispozici podporu komplexních funkcí spouštění a zobrazování pro vysílané telegramy. Zobrazené informace o dekódování jsou časově korelovány s elektrickým signálem. Uživatelům to umožňuje během ladění analyzovat obsah protokolu a rychle identifikovat příčiny veškerých případných chyb na sběrnici.
Kromě popsané volitelné sady pro spouštění a dekódování 100BASE-T1 nabízí společnost Rohde & Schwarz kompletní řešení pro testy shody spojené s ethernetem využívaným v automobilovém průmyslu, 100BASE-T1 a 1000BASE-T1, a testy části spojení s pomocí osciloskopu a síťového analyzátoru.
