常君　葉丹　王寅冬　拜文娟

【摘? 要】Link-up Time（連接時(shí)間）測(cè)試是車(chē)載以太網(wǎng)物理層測(cè)試中的一項(xiàng)，目的是考驗(yàn)接口在一定時(shí)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(shí)際項(xiàng)目給出了Link-up Time測(cè)試的原理、方法和詳細(xì)過(guò)程，為行業(yè)測(cè)試提供參考。

【關(guān)鍵詞】車(chē)載以太網(wǎng)；物理層測(cè)試；工作模式

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：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(chē)載以太網(wǎng)泛指任何用于車(chē)用系統(tǒng)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方案，是汽車(chē)局域網(wǎng)總線技術(shù)發(fā)展的新興領(lǐng)域，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。車(chē)載以太網(wǎng)采用單對(duì)非屏蔽雙絞線，可實(shí)現(xiàn)全雙工100Mb／s甚至1Gb/s速度等級(jí)的傳輸，相比傳統(tǒng)的以太網(wǎng)，能夠更加適應(yīng)車(chē)輛環(huán)境，滿足汽車(chē)行業(yè)對(duì)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(shí)時(shí)性等方面的要求。采用車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)，不僅能夠減少車(chē)內(nèi)線束的質(zhì)量、布線的復(fù)雜度，同時(shí)也能對(duì)車(chē)輛的性能進(jìn)行提升，例如其高帶寬能有效滿足車(chē)聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)交通信息、娛樂(lè)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(lái)更好的體驗(yàn)感受。

為了保證車(chē)載以太網(wǎng)在應(yīng)用過(guò)程中的可靠性與安全性，需要對(duì)其開(kāi)展測(cè)試工作。車(chē)載以太網(wǎng)分為7層，物理層是OSI 7層模型的最底層。針對(duì)物理層測(cè)試，主要參照由單線對(duì)以太網(wǎng)聯(lián)盟（One-pair Ethernet Alliance，OPEN）制定的汽車(chē)以太網(wǎng)控制器測(cè)試規(guī)范TC8。該規(guī)范對(duì)汽車(chē)以太網(wǎng)各層測(cè)試給出了建議性的測(cè)試項(xiàng)與測(cè)試要求，其中物理層的測(cè)試相關(guān)內(nèi)容主要分為IOP （Interoperability Tests）測(cè)試和PMA（Physical Medium Attachment）測(cè)試，Link-up Time（連接時(shí)間）即是IOP其中一項(xiàng)。車(chē)載以太網(wǎng)主要通過(guò)PHY（Physical）芯片來(lái)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(cè)試也是圍繞PHY芯片的操作來(lái)展開(kāi)。

1? 測(cè)試原理

物理層測(cè)試的目的是為了保證車(chē)載以太網(wǎng)端口能夠快速響應(yīng)互連互通性能，檢測(cè)發(fā)送器和接收器發(fā)送或接收信號(hào)是否符合汽車(chē)通信標(biāo)準(zhǔn)。為了測(cè)試DUT（被測(cè)設(shè)備）與連接系統(tǒng)建立連接的時(shí)間，判斷該時(shí)間是否在給定的時(shí)間范圍內(nèi)，需要測(cè)試Link-up Time（連接時(shí)間）項(xiàng)目，測(cè)試可分為上電模式（Power on）和喚醒模式（Wake up）兩種，以下分別進(jìn)行詳細(xì)敘述。

1.1? 上電模式（Power on）

上電模式主要測(cè)試PHY芯片從復(fù)位后一直到能夠連接成功的時(shí)間，要求DUT程序能夠穩(wěn)定工作，并且上電后能自動(dòng)進(jìn)入正常工作模式。從PHY_RESET ON→PHY_LINK_UP的時(shí)間可通過(guò)此芯片的兩個(gè)引腳用示波器捕獲，但是在正式測(cè)試時(shí)是對(duì)整機(jī)測(cè)試，不會(huì)單獨(dú)從DUT（被測(cè)設(shè)備）內(nèi)部引出PHY_RESET引線供測(cè)試，因此只能通過(guò)間接方式來(lái)進(jìn)行。通常，檢測(cè)機(jī)構(gòu)會(huì)測(cè)試BATT/ACC同時(shí)ON→PHY_LINK UP的時(shí)間T3，而從BATT/ACC同時(shí)ON→PHY_RESET ON的時(shí)間T1需要提前通過(guò)示波器方式測(cè)試出，輸出給檢測(cè)機(jī)構(gòu)，這樣PHY_RESET ON→PHY_LINK_UP的時(shí)間就可以通過(guò)公式T2=T3-T1計(jì)算得出。當(dāng)PHY_LINK UP成功時(shí)，PHY_LED端子的狀態(tài)會(huì)有變化，可以通過(guò)此端子變化來(lái)確認(rèn)連接是否成功。上電模式時(shí)序圖參見(jiàn)圖1。在測(cè)試前，對(duì)T1的時(shí)間要提前測(cè)試好，并且要求非常精準(zhǔn)，并提前輸入給檢測(cè)機(jī)構(gòu)。正式測(cè)試時(shí)會(huì)測(cè)試100次，取平均值。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)TC8 SPEC V2.0 PASS標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)果要符合10ms

1.2? 喚醒模式（Wake up）

喚醒模式主要測(cè)試PHY芯片從收到喚醒信號(hào)后一直到能夠連接成功的時(shí)間。要求DUT（被測(cè)設(shè)備）程序能夠穩(wěn)定工作，并且上電后能自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)芯片收到喚醒源時(shí)，能立即進(jìn)入工作連接狀態(tài)。從PHY_WAKE→PHY_LINK_UP的時(shí)間可通過(guò)芯片引腳可獲得，但是在正式測(cè)試時(shí)是對(duì)整機(jī)測(cè)試，不會(huì)單獨(dú)從DUT（被測(cè)設(shè)備）內(nèi)部引出PHY_WAKE引線供測(cè)試，因此也是通過(guò)間接方式來(lái)進(jìn)行。在測(cè)試時(shí)，DUT是持續(xù)供電BATT的，整機(jī)的喚醒源是ACC，通過(guò)內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路輸入PHY芯片的喚醒引腳，當(dāng)ACC 由OFF→ON時(shí)，通常測(cè)試系統(tǒng)會(huì)測(cè)試出ACC ON→PHY_LINK UP的時(shí)間T3，而ACC同時(shí)ON→PHY_WAKE的時(shí)間T1需要提前通過(guò)示波器方式測(cè)試出，輸出給檢測(cè)機(jī)構(gòu)，這樣從PHY_WAKE→PHY_LINK_UP的時(shí)間就可以通過(guò)公式T2=T3-T1計(jì)算得出。當(dāng)PHY_LINK UP成功時(shí)，PHY_LED端子的狀態(tài)會(huì)有變化，通過(guò)此端子變化確認(rèn)是否連接成功。喚醒模式時(shí)序圖參見(jiàn)圖2。同樣，在測(cè)試前，對(duì)T1的時(shí)間要提前測(cè)試好，并且要求非常精準(zhǔn)，輸入給檢測(cè)機(jī)構(gòu)。在正式測(cè)試時(shí)會(huì)測(cè)試100次，取平均值。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)TC8 SPEC V2.0 PASS標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)果也要符合10ms

2? 測(cè)試過(guò)程

在具體測(cè)試過(guò)程中，需要確認(rèn)以下幾個(gè)狀態(tài)。

2.1? 狀態(tài)確認(rèn)

1）主從模式：在車(chē)載以太網(wǎng)中連接的2個(gè)節(jié)點(diǎn)必須一個(gè)是主（Master），另一個(gè)是從（Slave），針對(duì)DUT的PHY接口測(cè)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(dòng)，無(wú)需其他外部喚醒源參與；在喚醒模式下，當(dāng)ACC失電后，能進(jìn)入休眠模式，并記錄下休眠電流。

3）關(guān)于T1測(cè)量：在兩種模式下的T1時(shí)間需要提前測(cè)量出來(lái)，并提供給檢測(cè)機(jī)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(cè)試系統(tǒng)一一對(duì)接，要保證PHY接口的TBC+/-接線線長(zhǎng)盡可能短。測(cè)試接線圖可參照?qǐng)D3。

2.3? 執(zhí)行測(cè)試

設(shè)備環(huán)境搭建后，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的配置主要參數(shù)是兩種狀態(tài)下的T1時(shí)間和休眠時(shí)的暗電流，在執(zhí)行上電模式測(cè)試時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)對(duì)DUT進(jìn)行多次上、下電操作，計(jì)算DUT與測(cè)試系統(tǒng)建立連接所需要的時(shí)間；在執(zhí)行喚醒模式時(shí)，對(duì)DUT也是進(jìn)行多次喚醒、睡眠操作，計(jì)算DUT與測(cè)試系統(tǒng)建立連接所需要的時(shí)間，并自動(dòng)減去輸入的時(shí)間參數(shù)T1。當(dāng)測(cè)試結(jié)束后會(huì)生成測(cè)試結(jié)論報(bào)告。

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

3? 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上測(cè)試，對(duì)車(chē)載以太網(wǎng)Link-up Time（連接時(shí)間）的測(cè)試原理和過(guò)程有了一定的認(rèn)識(shí)和了解。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段可以提前對(duì)物理層測(cè)試進(jìn)行摸底，確認(rèn)PHY接口的PCB設(shè)計(jì)、布局、阻抗匹配等參數(shù)是否合理，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題應(yīng)立即整改，為后續(xù)正式測(cè)試一次性通過(guò)提供有力幫助。

隨著汽車(chē)銷(xiāo)量的增加，對(duì)車(chē)載以太網(wǎng)更需要完備的測(cè)試，才能提高汽車(chē)的品質(zhì)、可靠性以及安全性，才能推動(dòng)汽車(chē)向智能化和網(wǎng)聯(lián)化快速前進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 李志濤. 車(chē)載以太網(wǎng)的研究與分析[J]. 汽車(chē)電器，2018（3）：9-12.

（編輯? 凌? 波）

作者簡(jiǎn)介

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