四大测试分析助汽车满足新需求

中国汽车产量已超过美国跃居全球第一，未来5-10年还将保持不断增长的态势。中国汽车工业协会预计，2010年汽车产量增速在10%左右，有望达到1,500万辆。中国目前已涌现不少知名的企业，包括汽车制造商、模块化系统供应商和元器件供应商、电子设备商等，特别是一汽、二汽、比亚迪、奇瑞、吉利、航盛、长安等本土厂商在自主开发和创新上取得的长足进步带动了中国汽车电子产业的快速发展。

然而，面对日益复杂的汽车设计需求，特别是要推出中高端和商用的新能源汽车之时，自主创新和开发之路并非坦途。泰克科技的专家曾在不久前举办的一场汽车电子技术论坛上以拥有"100多个ECU、软件代码已经达到700万行"的丰田Lexus460汽车为例，强调了电子部件在汽车特别是高端汽车中所占据的比例越来越高。"如图1，汽车电子关乎目前汽车设计的三大市场挑战，即如何满足生态(环境保护)、更舒适方便和增强安全性的要求，而围绕解决这些挑战的系统和子系统正是目前汽车电子设计的热点和难点。"他指出。"而局域网、动力系统、电子控制单元和数字RFID的应用在改善汽车生态学、安全性和舒适性方面扮演了重要的角色。

图1：汽车设计的三大市场挑战引发更多设计热点

四大测试分析，一个也不能少

泰克的专家在演讲中强调，无论对于需要改善燃油效率或采用新能源的动力传动系统，还是有助于提升驾车和娱乐舒适性的车身及影音娱乐系统，抑或制动、转向等安全驾驶系统，局域网(LAN)的使用量正不断提高，以实现传动控制、车身控制或各种线控操作(X-by-wire control)；由于需要提高汽车的能耗效率，因此汽车的引擎控制单元和电源系统变得更加复杂，而混合动力和清洁燃料柴油机技术要求高级电子控制系统，以保证安全及环保；利用电子控制单元(ECU)控制基本汽车系统和非基本汽车系统正成为新的行业标准，这些ECU基于数字技术(MCU、FPGA等器件)，要求更深入地了解复杂的定时和信号完整性问题；汽车安全系统采用胎压监测(TPMS)和RFID系统，需要开发和测量实时RF系统，要能够高效监测汽车操作和状态。

(一)局域网测试分析

泰克的专家在演讲中阐述到，汽车设计中正集成各种串行数据技术和应用来实现LAN，如CAN、LIN、MOST和FlexRay。串行通信可改善电路板设计，因为串行接口集成到处理器、ASIC、FPGA等器件中，使得连接数量减少、组件总成本下降。最终汽车设计通常包含多个串行标准、混合信号、混合数据速率、单端信号和差分信号，这就需要一种集大成且易用的高品质测试分析解决方案，以完成信号之间定时、信号完整性测试分析和调试。

对于汽车中常用的CAN、LIN这类低速串行总线的调试，泰克的DPO/MSO4000系列示波器提供了简单、易用、完整、高品质的触发、捕获和解码解决方案。如图2，该示波器系列提供了搜索和标记功能，可在事件表显示解码后的带有时间标记的CAN消息帧，这一功能是其他竞争性产品所不具备的。


图2：泰克的DPO/MSO4000系列示波器CAN解决方案

对于方兴未艾的高速差分串行总线FlexRay，DPO/MSO4000系列也提供调试解决方案。泰克公司的FlexRay物理层分析软件DPO4AUTOMAX还全面支持物理层分析，提供完整的一套工具评估物理层性能，包括眼图分析、同步测量、定时测量、时间间隔误差 (TIE)，并可通过USB或以太网与外部计算机一起运行。

(二)动力系统测试分析

动力系统无疑是汽车的心脏，而与动力系统相关的电子电路的高质量稳定运行将很大程度上决定整车的性能表现，其中既包括通过ECU实现的电子控制部分，还包括汽车电源电路，特别是新能源汽车。

汽车ECU根据放在汽车各处的传感器传回的数据实时计算信息，确定最佳的引擎控制参数值。由于ECU内置到汽车引擎室中，噪声环境更加恶劣，同时由于对更高频率的分析需求也在不断上升，特别是对微秒级、毫秒级以及甚至纳秒级瞬态信号或尖峰的抗扰能力，对传统示波器和探头分析纳秒级的高频噪声提出了挑战。泰克专家建议降低测量系统的电气负荷，包括使用低输入电容的差分探头。泰克专家还针对部分工程师希望利用信号源进行动力系统电子控制单元现场仿真测试提供了基于信号源的测试方法，例如利用AFG3000系列函数信号发生器仿真各种汽车传感器信号, 如压力、温度、速度、旋转和角度位置，对汽车应用中的引擎控制单元进行功能测试和优化。


图3：利用AFG302xB和AFG3011测量和优化引擎控制单元

汽车电源电路的测试与其他电子系统上的电源测试类似，需要进行包括开关损耗、传导损耗、平均功率损耗以及安全工作区(SOA)在内的主要性能测试。目