車載以太網(wǎng)Link-up Time測試方法

常君　葉丹　王寅冬　拜文娟

【摘? 要】Link-up Time（連接時間）測試是車載以太網(wǎng)物理層測試中的一項，目的是考驗接口在一定時間內(nèi)快速建立起連接的能力，確保接口芯片能夠快速響應(yīng)通信。本文結(jié)合實際項目給出了Link-up Time測試的原理、方法和詳細過程，為行業(yè)測試提供參考。

【關(guān)鍵詞】車載以太網(wǎng)；物理層測試；工作模式

中圖分類號：U463.6? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）08-0075-02

Test Method for Link-up Time of Automotive Ethernet

CHANG Jun，YE Dan，WANG Yin-dong，BAI Wen-juan

（Dalian Neusoft Smart Go Co.，Ltd.，Dalian 116085，China）

【Abstract】Link-up Time test is one of the automotive Ethernet physical layer test items. It aims to examine the interface's ability of establishing connection of within a defined period，so as to ensure that the chip can respond to communication request rapidly. This article elaborates the theory，method and process of link-up time test based on a practical project，and provides useful reference to the sector.

【Key words】automotive Ethernet；physical layer test；working mode

車載以太網(wǎng)泛指任何用于車用系統(tǒng)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方案，是汽車局域網(wǎng)總線技術(shù)發(fā)展的新興領(lǐng)域，應(yīng)用越來越廣泛。車載以太網(wǎng)采用單對非屏蔽雙絞線，可實現(xiàn)全雙工100Mb／s甚至1Gb/s速度等級的傳輸，相比傳統(tǒng)的以太網(wǎng)，能夠更加適應(yīng)車輛環(huán)境，滿足汽車行業(yè)對高可靠性、低電磁輻射、低功耗、高帶寬分配、低延遲以及同步實時性等方面的要求。采用車載以太網(wǎng)技術(shù)，不僅能夠減少車內(nèi)線束的質(zhì)量、布線的復(fù)雜度，同時也能對車輛的性能進行提升，例如其高帶寬能有效滿足車聯(lián)網(wǎng)的實時交通信息、娛樂信息傳輸、智能駕駛傳感器大量的數(shù)據(jù)傳輸需求，為用戶帶來更好的體驗感受。

為了保證車載以太網(wǎng)在應(yīng)用過程中的可靠性與安全性，需要對其開展測試工作。車載以太網(wǎng)分為7層，物理層是OSI 7層模型的最底層。針對物理層測試，主要參照由單線對以太網(wǎng)聯(lián)盟（One-pair Ethernet Alliance，OPEN）制定的汽車以太網(wǎng)控制器測試規(guī)范TC8。該規(guī)范對汽車以太網(wǎng)各層測試給出了建議性的測試項與測試要求，其中物理層的測試相關(guān)內(nèi)容主要分為IOP （Interoperability Tests）測試和PMA（Physical Medium Attachment）測試，Link-up Time（連接時間）即是IOP其中一項。車載以太網(wǎng)主要通過PHY（Physical）芯片來完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀（Frame）的收發(fā)控制、連接建立等功能，因此測試也是圍繞PHY芯片的操作來展開。

1? 測試原理

物理層測試的目的是為了保證車載以太網(wǎng)端口能夠快速響應(yīng)互連互通性能，檢測發(fā)送器和接收器發(fā)送或接收信號是否符合汽車通信標準。為了測試DUT（被測設(shè)備）與連接系統(tǒng)建立連接的時間，判斷該時間是否在給定的時間范圍內(nèi)，需要測試Link-up Time（連接時間）項目，測試可分為上電模式（Power on）和喚醒模式（Wake up）兩種，以下分別進行詳細敘述。

1.1? 上電模式（Power on）

上電模式主要測試PHY芯片從復(fù)位后一直到能夠連接成功的時間，要求DUT程序能夠穩(wěn)定工作，并且上電后能自動進入正常工作模式。從PHY_RESET ON→PHY_LINK_UP的時間可通過此芯片的兩個引腳用示波器捕獲，但是在正式測試時是對整機測試，不會單獨從DUT（被測設(shè)備）內(nèi)部引出PHY_RESET引線供測試，因此只能通過間接方式來進行。通常，檢測機構(gòu)會測試BATT/ACC同時ON→PHY_LINK UP的時間T3，而從BATT/ACC同時ON→PHY_RESET ON的時間T1需要提前通過示波器方式測試出，輸出給檢測機構(gòu)，這樣PHY_RESET ON→PHY_LINK_UP的時間就可以通過公式T2=T3-T1計算得出。當PHY_LINK UP成功時，PHY_LED端子的狀態(tài)會有變化，可以通過此端子變化來確認連接是否成功。上電模式時序圖參見圖1。在測試前，對T1的時間要提前測試好，并且要求非常精準，并提前輸入給檢測機構(gòu)。正式測試時會測試100次，取平均值。測試標準依據(jù)TC8 SPEC V2.0 PASS標準，其結(jié)果要符合10ms

1.2? 喚醒模式（Wake up）

喚醒模式主要測試PHY芯片從收到喚醒信號后一直到能夠連接成功的時間。要求DUT（被測設(shè)備）程序能夠穩(wěn)定工作，并且上電后能自動進入待機狀態(tài)，當芯片收到喚醒源時，能立即進入工作連接狀態(tài)。從PHY_WAKE→PHY_LINK_UP的時間可通過芯片引腳可獲得，但是在正式測試時是對整機測試，不會單獨從DUT（被測設(shè)備）內(nèi)部引出PHY_WAKE引線供測試，因此也是通過間接方式來進行。在測試時，DUT是持續(xù)供電BATT的，整機的喚醒源是ACC，通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路輸入PHY芯片的喚醒引腳，當ACC 由OFF→ON時，通常測試系統(tǒng)會測試出ACC ON→PHY_LINK UP的時間T3，而ACC同時ON→PHY_WAKE的時間T1需要提前通過示波器方式測試出，輸出給檢測機構(gòu)，這樣從PHY_WAKE→PHY_LINK_UP的時間就可以通過公式T2=T3-T1計算得出。當PHY_LINK UP成功時，PHY_LED端子的狀態(tài)會有變化，通過此端子變化確認是否連接成功。喚醒模式時序圖參見圖2。同樣，在測試前，對T1的時間要提前測試好，并且要求非常精準，輸入給檢測機構(gòu)。在正式測試時會測試100次，取平均值。測試標準依據(jù)TC8 SPEC V2.0 PASS標準，其結(jié)果也要符合10ms

2? 測試過程

在具體測試過程中，需要確認以下幾個狀態(tài)。

2.1? 狀態(tài)確認

1）主從模式：在車載以太網(wǎng)中連接的2個節(jié)點必須一個是主（Master），另一個是從（Slave），針對DUT的PHY接口測試，要求DUT配置成從模式。

2）軟件狀態(tài)：要求在上電模式下，DUT得電BATT/ACC后，能立即啟動，無需其他外部喚醒源參與；在喚醒模式下，當ACC失電后，能進入休眠模式，并記錄下休眠電流。

3）關(guān)于T1測量：在兩種模式下的T1時間需要提前測量出來，并提供給檢測機構(gòu)，例如本案例中喚醒模式T1為10414ms，上電模式T1為95ms。

2.2? 環(huán)境搭建

1）DUT設(shè)備需要引出BATT、ACC、GND以及PHY接口的TBC+/-接線，與測試系統(tǒng)一一對接，要保證PHY接口的TBC+/-接線線長盡可能短。測試接線圖可參照圖3。

2.3? 執(zhí)行測試

設(shè)備環(huán)境搭建后，對測試系統(tǒng)的配置主要參數(shù)是兩種狀態(tài)下的T1時間和休眠時的暗電流，在執(zhí)行上電模式測試時，檢測系統(tǒng)會對DUT進行多次上、下電操作，計算DUT與測試系統(tǒng)建立連接所需要的時間；在執(zhí)行喚醒模式時，對DUT也是進行多次喚醒、睡眠操作，計算DUT與測試系統(tǒng)建立連接所需要的時間，并自動減去輸入的時間參數(shù)T1。當測試結(jié)束后會生成測試結(jié)論報告。

例如：圖4為上電模式測試時間結(jié)論圖，最小數(shù)值為10462.03ms，最大數(shù)值為10478.18ms，當減去10414ms時，結(jié)論為48～64ms，符合10～100ms范圍；圖5為喚醒模式測試時間結(jié)論圖，最小數(shù)值為128.59ms，最大數(shù)值為164.51ms，當減去95ms時，結(jié)論為33～69ms，符合10～100ms范圍，滿足物理層接口標準要求。

3? 結(jié)束語

通過以上測試，對車載以太網(wǎng)Link-up Time（連接時間）的測試原理和過程有了一定的認識和了解。在產(chǎn)品開發(fā)階段可以提前對物理層測試進行摸底，確認PHY接口的PCB設(shè)計、布局、阻抗匹配等參數(shù)是否合理，對發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)立即整改，為后續(xù)正式測試一次性通過提供有力幫助。

隨著汽車銷量的增加，對車載以太網(wǎng)更需要完備的測試，才能提高汽車的品質(zhì)、可靠性以及安全性，才能推動汽車向智能化和網(wǎng)聯(lián)化快速前進。

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（編輯? 凌? 波）

作者簡介

常君（1975—），男，硬件經(jīng)理，高級工程師，現(xiàn)從事車載電子T-Box設(shè)計方向的研究工作。