汽车电子系统：发展趋势及其对测试测量公司的影响-面包板社区

作者：Faride Akretch 泰克公司技术市场经理

自从大萧条以来，美国的汽车行业正从最糟糕的下滑稳步复苏。在过去三年中，美国的汽车制造增长(以及全球)势头一直很强劲，预计此后将以适中的步伐提高。

然而，如果我们再看一下电子系统，或更具体的说是这些系统的ECU (电子控制单元)，预计增长势头的强劲程度则要高得多。目前，电子器件几乎涉及汽车中每个部分。在消费者钟爱的电子方便性及混合动力汽车或电动汽车之间，电子系统在汽车行业中的使用量正以急剧步伐加速发展。当然，这些新技术也带来了新的挑战。

我们面临的设计趋势包括：传送总线更快；无线应用更多，且通常使用各种标准；更高的开关功率，特别是在混合动力汽车或电动汽车中；在现代化汽车中，电子器件的数量和密度占绝对比重，如下面的实例所示。

从测试测量角度看，这些技术可以归结为工程师必需更加注意三大领域：

对实时响应的、互动性更强的需求不断提高，要求以日益提高的速度传送更多的数据
=> 实现和测试更高速的串行总线
复杂度和互操作能力要求不断提高，包括全车中基于RF的功能激增
=> 测试保证模拟数据、数字数据、串行数据和RF数据之间的互操作能力
EMI挑战不断提高，“以使整个系统协调运行”，并满足EMI要求
=> EMI预算和测试

所有这三个领域都指向了对满足这些需求的测试知识及调试工具的需要不断提高。

串行总线，如CAN、LIN及在某种程度上FlexRay，在汽车设计中拥有长期的历史—每种总线都有自己的一系列优势和劣势。例如，LIN的实现成本非常低，但最大速度只有19.2 Kbit/s。CAN可以处理多台主设备，速度略快，最高可以达到1 Mbit/s。FlexRay的速度达到10 Mbit/s，但实现成本较高。测试解决方案可以随时提供，包括串行总线解码和协议分析。

业内不太盛行、但日益流行的是MOST (面向媒体的系统传送)标准，它分成两种变通方案：50 Mbit/s (MOST50)或150 Mbit/s (MOST150)，以及BroadR-Reach。后者是Broadcom引入的以太网变通方案。与任何新总线一样，需要测试正确传送信号、功能、互操作能力及某些情况下的一致性。对这些应用，混合信号示波器非常适合，因为它支持对各种串行数据标准进行解码、协议分析和一致性测试。

在第二点上，过去的无线电现在已经成为娱乐和控制单元，并包括手机或其它设备的无缝无线连接能力。过去简单的方向盘现在已经变成多功能方向盘，增加了几乎控制一切的能力，而您的手不需要离开方向盘。所有这一切及其它技术，提高了汽车中ECU和无线功能的数量。不言而喻，它们必须很好地彼此协同运行。

互操作能力已经成为汽车设计工程师的主要挑战，RF现在是不可分割的组成部分。工程师不仅需要观察时域中的模拟信号和数字信号或串行数据信号，还日益需要观察频域中的RF信号。在建立通信时追踪无线发射机和接收机之间的握手，确定蓝牙无线IC是否在预计时间传送信号，是同时涵盖时域和频域的常见任务。您现在需要同时观察时域和频域。时域和频域及时间相关数据对确定一个信号怎样影响另一个信号或是否有任何可能导致故障的没有预见到的信号行为非常关键。

然后是电磁干扰或EMI。许多东西都会导致EMI，不能掉以轻心。随着越来越多的ECU提供更多的无线功能，以及混合动力汽车和电动汽车转向更高的开关功率，EMI正变得越来越重要。测试潜在的EMI问题应该是整个调试过程不可分割的组成部分。不要等到最后的EMI认证，在认证过程中出现的问题解决起来要比在设计阶段早期发现的问题解决起来难得多。

在观察频域时，您要保证所有信号行为符合设计和预期。是否有RF信号突发，影响板卡上的其它信号？是否有信号或突发可能导致EMI问题？如果是，怎样追踪 RF突发直到其根源？通过向回追踪RF信号根源，您可以着手消除或减缓不想要的导致EMI问题的信号行为。由于问题根源可能在频域中，也可能在时域中，所以MDO (混合域示波器)之类的工具可以让这一过程变得容易得多。MDO把示波器和功能与频谱分析仪的功能融合在一起，可以同时在时域和频域中进行分析。

对电子工程领域的我们这些人来说，现在是变成“汽车人”的伟大时代。电子器件在汽车行业中的使用量真正实现了爆炸性增长，并拥有许多新的创新功能。汽车正走在科技前沿，而不是滞后于行业其余部分，幸运的是，测试测量行业正保持发展步伐，支持新标准，提供突破性的工具，如MDO。如果您在汽车行业中，我希望能够听到您的反馈，您可以把您遇到的让您夜不能眠的测试测量挑战告诉我们。

Faride Akretch现为泰克公司技术市场经理。他拥有近20年的从业经验，先后担任多种职位，包括在德国、日本和美国担任应用工程师、产品行销以及业务和市场拓展。他毕业于德国伯林理工大学电气工程/电子专业，荣获硕士学位。