四大测试分析助汽车满足新需求

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。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。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。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。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。

四大测试分析，一个也不能少

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

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。

(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。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。

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。目前，业界已经具有完整、方便易用的电源测试解决方案，可实现开关损耗测量、安全工作区、谐波、波纹、调制、转换速率等全面的测试，并能实现自动测量功能，可极大地简化汽车电源应用的功率分析工作。

(三)数字器件分析

在汽车中的电子控制单元、信息娱乐系统和安全子系统中，越来越多的使用MCU、FPGA等数字IC，形成了各种嵌入式系统。与需要用逻辑分析仪进行多条通道、复杂触发、条件存储、反汇编、源代码级软件调试的CPU不同，对于MCU和FPGA的调试，一台性能优良、功能配置齐全的混合信号示波器(MSO)就足够了。

以下是嵌入式系统中两种常见的定时测量：事件时间相隔很远——要求在长时间内以高定时分辨率(高采样率)采集多条通道(长记录长度)；数字状态跳变——要求在短时间内捕获信号，但定时分辨率要非常高。

对于FPGA的调试挑战，专家列举了以下几点：1.设计规格和复杂程度日益提高、接入内部信号受限；2、上市时间压力迫使产品开发和调试周期日益缩短；3、在FPGA中增加调试电路会影响设计性能和占用宝贵的芯片空间等等。

(四)数字RF测试

一些新的安全和监测系统技术将RFID广泛地应用于在汽车电子系统中，如胎压监测(TPMS)、防盗器、无键输入系统、倒车雷达组件和系统。RFID的应用日益增多，部分在过去高级轿车中应用的技术将成为未来大部分汽车的标配。

近年来汽车电子系统越来越复杂化、更多具有较强EMI特性的开关电源进入汽车电子系统中，这些对RF的测试带来了挑战，使用传统的频谱分析工具来对这些瞬态信号进行测试。