然而,，面對(duì)日益復(fù)雜的汽車設(shè)計(jì)需求,，特別是要推出中高端和商用的新能源汽車之時(shí)，自主創(chuàng)新和開發(fā)之路并非坦途,。泰克科技的專家曾在不久前舉辦的一場(chǎng)汽車電子技術(shù)論壇上以擁有“100多個(gè)ECU,、軟件代碼已經(jīng)達(dá)到700萬行”的豐田L(fēng)exus460汽車為例，強(qiáng)調(diào)了電子部件在汽車特別是高端汽車中所占據(jù)的比例越來越高,。“如圖1,，汽車電子關(guān)乎目前汽車設(shè)計(jì)的三大市場(chǎng)挑戰(zhàn)，即如何滿足生態(tài)（環(huán)境保護(hù)）,、更舒適方便和增強(qiáng)安全性的要求,，而圍繞解決這些挑戰(zhàn)的系統(tǒng)和子系統(tǒng)正是目前汽車電子設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。”他指出,。“而局域網(wǎng),、動(dòng)力系統(tǒng)、電子控制單元和數(shù)字RFID的應(yīng)用在改善汽車生態(tài)學(xué),、安全性和舒適性方面扮演了重要的角色,。

圖1：汽車設(shè)計(jì)的三大市場(chǎng)挑戰(zhàn)引發(fā)更多設(shè)計(jì)熱點(diǎn)。

四大測(cè)試分析,，一個(gè)也不能少

      泰克的專家在演講中強(qiáng)調(diào),，無論對(duì)于需要改善燃油效率或采用新能源的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，還是有助于提升駕車和娛樂舒適性的車身及影音娛樂系統(tǒng),，抑或制動(dòng),、轉(zhuǎn)向等安全駕駛系統(tǒng)，局域網(wǎng)(LAN)的使用量正不斷提高,，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)控制,、車身控制或各種線控操作（X-by-wire control）,；由于需要提高汽車的能耗效率,，因此汽車的引擎控制單元和電源系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，而混合動(dòng)力和清潔燃料柴油機(jī)技術(shù)要求高級(jí)電子控制系統(tǒng),，以保證安全及環(huán)保,；利用電子控制單元(ECU)控制基本汽車系統(tǒng)和非基本汽車系統(tǒng)正成為新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這些ECU基于數(shù)字技術(shù)(MCU,、FPGA等器件),，要求更深入地了解復(fù)雜的定時(shí)和信號(hào)完整性問題,；汽車安全系統(tǒng)采用胎壓監(jiān)測(cè)（TPMS）和RFID系統(tǒng)，需要開發(fā)和測(cè)量實(shí)時(shí)RF系統(tǒng),，要能夠高效監(jiān)測(cè)汽車操作和狀態(tài),。

（一）局域網(wǎng)測(cè)試分析

      泰克的專家在演講中闡述到，汽車設(shè)計(jì)中正集成各種串行數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)LAN,，如CAN,、LIN、MOST和FlexRay,。串行通信可改善電路板設(shè)計(jì),，因?yàn)榇薪涌诩傻教幚砥鳌SIC,、FPGA等器件中,，使得連接數(shù)量減少、元件總成本下降,。最終汽車設(shè)計(jì)通常包含多個(gè)串行標(biāo)準(zhǔn),、混合信號(hào)、混合數(shù)據(jù)速率,、單端信號(hào)和差分信號(hào),，這就需要一種集大成且易用的高品質(zhì)測(cè)試分析解決方案，以完成信號(hào)之間定時(shí),、信號(hào)完整性測(cè)試分析和調(diào)試,。

      對(duì)于汽車中常用的CAN、LIN這類低速串行總線的調(diào)試,，泰克的DPO/MSO4000系列示波器提供了簡單,、易用、完整,、高品質(zhì)的觸發(fā),、捕獲和解碼解決方案。如圖2,，該示波器系列提供了搜索和標(biāo)記功能,，可在事件表顯示解碼后的帶有時(shí)間標(biāo)記的CAN消息幀，這一功能是其他競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)品所不具備的,。

圖2：泰克的DPO/MSO4000系列示波器CAN解決方案,。

      對(duì)于方興未艾的高速差分串行總線FlexRay，DPO/MSO4000系列也提供調(diào)試解決方案,。泰克公司的FlexRay物理層分析軟件DPO4AUTOMAX還全面支持物理層分析,，提供完整的一套工具評(píng)估物理層性能，包括眼圖分析,、同步測(cè)量,、定時(shí)測(cè)量,、時(shí)間間隔誤差 (TIE)，并可通過USB或以太網(wǎng)與外部計(jì)算機(jī)一起運(yùn)行

（二）動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試分析

      動(dòng)力系統(tǒng)無疑是汽車的心臟,，而與動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)的電子電路的高質(zhì)量穩(wěn)定運(yùn)行將很大程度上決定整車的性能表現(xiàn),，其中既包括通過ECU實(shí)現(xiàn)的電子控制部分，還包括汽車電源電路,，特別是新能源汽車,。

      汽車ECU根據(jù)放在汽車各處的傳感器傳回的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算信息，確定最佳的引擎控制參數(shù)值,。由于ECU內(nèi)置到汽車引擎室中,，噪聲環(huán)境更加惡劣，同時(shí)由于對(duì)更高頻率的分析需求也在不斷上升,，特別是對(duì)微秒級(jí),、毫秒級(jí)以及甚至納秒級(jí)瞬態(tài)信號(hào)或尖峰的抗擾能力，對(duì)傳統(tǒng)示波器和探頭分析納秒級(jí)的高頻噪聲提出了挑戰(zhàn),。泰克專家建議降低測(cè)量系統(tǒng)的電氣負(fù)荷,，包括使用低輸入電容的差分探頭。泰克專家還針對(duì)部分工程師希望利用信號(hào)源進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)電子控制單元現(xiàn)場(chǎng)仿真測(cè)試提供了基于信號(hào)源的測(cè)試方法,，例如利用AFG3000系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器仿真各種汽車傳感器信號(hào), 如壓力,、溫度、速度,、旋轉(zhuǎn)和角度位置,，對(duì)汽車應(yīng)用中的引擎控制單元進(jìn)行功能測(cè)試和優(yōu)化。

圖3：利用AFG302xB和AFG3011測(cè)量和優(yōu)化引擎控制單元,。

      汽車電源電路的測(cè)試與其他電子系統(tǒng)上的電源測(cè)試類似,，需要進(jìn)行包括開關(guān)損耗、傳導(dǎo)損耗,、平均功率損耗以及安全工作區(qū)(SOA)在內(nèi)的主要性能測(cè)試,。目前，業(yè)界已經(jīng)具有完整,、方便易用的電源測(cè)試解決方案,，例如泰克公司就提供了業(yè)內(nèi)最完整的集成電源分析解決方案DPO4PWR和DPO3PWR電源分析應(yīng)用模塊，可實(shí)現(xiàn)開關(guān)損耗測(cè)量,、安全工作區(qū),、諧波、波紋,、調(diào)制,、轉(zhuǎn)換速率等全面的測(cè)試,，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量功能,，可極大地簡化汽車電源應(yīng)用的功率分析工作,。

      針對(duì)汽車電子測(cè)試中完全浮地測(cè)試的特點(diǎn)，泰克的專家建議工程師在測(cè)試中采用相對(duì)價(jià)格較高但同時(shí)性能更高的差分探頭來確保消除共模部分的影響,。“有時(shí)候我們進(jìn)行單板測(cè)試很順利,，但是在系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)就出現(xiàn)問題，很多時(shí)候都可能是測(cè)試時(shí)未能考慮到共模部分的影響造成,。”他指出,。他進(jìn)一步與工程師分享了泰克在探頭上的領(lǐng)先技術(shù)：“例如，TDP探頭就特別適合進(jìn)行浮動(dòng)電壓測(cè)量,，其輸入電容小于1pF,，而且具有業(yè)內(nèi)獨(dú)有的探頭可編程控制特性，適合于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),。”

（三）數(shù)字器件分析

      在汽車中的電子控制單元,、信息娛樂系統(tǒng)和安全子系統(tǒng)中，越來越多的使用MCU,、FPGA等數(shù)字IC,，形成了各種嵌入式系統(tǒng)。泰克的專家分析指出,，與需要用邏輯分析儀進(jìn)行多條通道,、復(fù)雜觸發(fā)、條件存儲(chǔ),、反匯編,、源代碼級(jí)軟件調(diào)試的CPU不同，對(duì)于MCU和FPGA的調(diào)試,，一臺(tái)性能優(yōu)良,、功能配置齊全的混合信號(hào)示波器（MSO）就足夠了。

      以下是嵌入式系統(tǒng)中兩種常見的定時(shí)測(cè)量：事件時(shí)間相隔很遠(yuǎn)——要求在長時(shí)間內(nèi)以高定時(shí)分辨率(高采樣率)采集多條通道(長記錄長度),；數(shù)字狀態(tài)跳變——要求在短時(shí)間內(nèi)捕獲信號(hào),，但定時(shí)分辨率要非常高。實(shí)時(shí)MSO,，如采用MagniVu應(yīng)用模塊的MSO4000,，就特別適合監(jiān)測(cè)隨時(shí)間變化情況。另外,，MSO4000的16個(gè)數(shù)字通道可以分別設(shè)置電平,，可以在一個(gè)設(shè)計(jì)中使用不同的邏輯類型，并可在多條通道中觸發(fā)建立時(shí)間/保持時(shí)間違規(guī),。

      對(duì)于FPGA的調(diào)試挑戰(zhàn),，泰克專家列舉了以下幾點(diǎn)：1.設(shè)計(jì)規(guī)格和復(fù)雜程度日益提高、接入內(nèi)部信號(hào)受限,；2,、上市時(shí)間壓力迫使產(chǎn)品開發(fā)和調(diào)試周期日益縮短,；3、在FPGA中增加調(diào)試電路會(huì)影響設(shè)計(jì)性能和占用寶貴的芯片空間等等,。

 圖4：經(jīng)濟(jì)高效的FPGA實(shí)時(shí)邏輯調(diào)試解決方案,。

      泰克公司提供了經(jīng)濟(jì)高效的FPGA實(shí)時(shí)邏輯調(diào)試解決方案來應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)：MSO4000混合信號(hào)示波器或TLA系列邏輯分析儀 (>v4.3)+ FS2 FPGAView控制軟件，配套FPGA廠商的復(fù)用器和JTAG電纜,，可4步輕松完成：創(chuàng)建接口模塊?為調(diào)試環(huán)境配置FPGAView?將FPGA引腳映射到MSO4000或TLA系列邏輯分析儀?進(jìn)行測(cè)量,。

      另外，泰克公司還提供了DPOxAudio音頻分析模塊,，可對(duì)車載娛樂系統(tǒng)音頻總線I2S進(jìn)行譯碼分析,。

（四） 數(shù)字RF測(cè)試

      一些新的安全和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)將RFID廣泛地應(yīng)用于在汽車電子系統(tǒng)中，如胎壓監(jiān)測(cè)（TPMS）,、防盜器,、無鍵輸入系統(tǒng)、倒車?yán)走_(dá)元件和系統(tǒng),。RFID的應(yīng)用日益增多,，部分在過去高級(jí)轎車中應(yīng)用的技術(shù)將成為未來大部分汽車的標(biāo)配，例如今年輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)的呼聲日益高漲,，監(jiān)測(cè)泰克專家也指出,，在倒車?yán)走_(dá)應(yīng)用中，過去國內(nèi)汽車廠多采用直接購買模塊進(jìn)行應(yīng)用,，而現(xiàn)在很多自己開始設(shè)計(jì),，將必然促進(jìn)在更多汽車中的廣泛應(yīng)用。

      如前文所述,，近年來汽車電子系統(tǒng)越來越復(fù)雜化,、更多具有較強(qiáng)EMI特性的開關(guān)電源進(jìn)入汽車電子系統(tǒng)中，這些對(duì)RF的測(cè)試帶來了挑戰(zhàn),，使用傳統(tǒng)的頻譜分析工具來對(duì)這些瞬態(tài)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試,。泰克專家對(duì)于汽車RF測(cè)試給出了一些建議供工程師參考：可采用泰克公司的雙通道信號(hào)發(fā)生器AFG3022B進(jìn)行，以生成4位RFID碼型信號(hào)和同步觸發(fā)信號(hào),，實(shí)現(xiàn)對(duì)134.2kHz的RFID接收機(jī)IC進(jìn)行功能測(cè)試,；利用任意波形和函數(shù)發(fā)生器來產(chǎn)生汽車內(nèi)的復(fù)雜信號(hào)環(huán)境，例如對(duì)于倒車?yán)走_(dá)脈沖式噪聲系數(shù)測(cè)量,，可采用簡便易用的雙通道AFG3252來生成兩個(gè)同步脈沖信號(hào),，為RF放大器供電，在頻譜分析儀上觸發(fā)噪聲系數(shù)測(cè)量,。

小結(jié)

      近年來,，中國汽車電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域日益活躍，與以前整車廠商主要直接使用國外成熟的模塊產(chǎn)品相比，很多廠商加大了自主研發(fā)的力度,，本土汽車電子設(shè)計(jì)企業(yè)也在積極尋求與整車企業(yè)合作,。

      然而市場(chǎng)調(diào)研公司的數(shù)據(jù)表明，目前在中國大陸活躍的汽車電子設(shè)計(jì)企業(yè)整體實(shí)力仍然偏弱,，在市場(chǎng)排名中前十位僅有一家本土企業(yè)。作為后來者,，本土汽車電子設(shè)計(jì)企業(yè)必須加強(qiáng)與領(lǐng)先技術(shù)提供商的合作,，以加強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)能力。,，目前泰克已與國際和國內(nèi)領(lǐng)先汽車電子設(shè)計(jì)商建立了廣泛的技術(shù)合作,。作為領(lǐng)先的測(cè)試測(cè)量技術(shù)提供商，泰克的儀器儀表將幫助廣大的工程師克服汽車電子的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),，滿足生態(tài)（環(huán)境保護(hù)）,、更舒適方便和增強(qiáng)安全性的市場(chǎng)需求。