讀者們一定與我有同感，現(xiàn)在的汽車比從前復雜得多了,，特別是從電子設(shè)備的角度來看,。當您今天坐在駕駛室里的時候，會發(fā)現(xiàn)您的周圍充滿了各式各樣的顯示器,，那情景簡直比的上10年前的噴氣式戰(zhàn)斗機駕駛艙,。利用語音識別系統(tǒng)，您可以選擇播放哪一首音樂,，尋找匹薩店,，或是打電話問候一下姑姑。當您踩下剎車踏板,，汽車總是自己做了合適的姿態(tài)調(diào)節(jié),，不再需要您自己去努力調(diào)整。現(xiàn)在汽車上的電子系統(tǒng)已經(jīng)不再是什么高高再上的精密設(shè)備,，它們已經(jīng)深入到了汽車的各種控制設(shè)備內(nèi)部,。
SAE(汽車工程師社區(qū)-http://www.sae.org/)預測，到2010年,，汽車中的電子設(shè)備平均將占到總價格的 40%,！以美元為單位，2008年獨立半導體器件的銷售額約為200億(源自Databeans公司-http://www.databeans.net /的市場調(diào)查),。這一數(shù)字因為眾所周知的原因在2009年將有所下降,，但這是暫時性的，因為汽車里面已經(jīng)再也不能沒有電子設(shè)備了,。噴射系統(tǒng),，燃油控制，導航,，安全系統(tǒng)全部在由電子設(shè)備控制,。
所以，作為測試工程師,，我們該如何處理下一代電子控制單元(ElectronicControl Unit,，ECU)裝配之前的復雜測試呢,？什么樣的測試系統(tǒng)——我要強調(diào)的是“系統(tǒng)”，沒有任何單一的ATE平臺能夠完成所有的測試工作——是最合適的,。在這篇短文中,，我將努力使您更加了解各種應用與測試策略。至少我希望幫助您理清思路,，這樣您可以更加準確地向系統(tǒng)集成商和/或ATE供應商提問,，并幫助您作出正確的選擇。
產(chǎn)品開發(fā)
當然,，所有新設(shè)計的產(chǎn)品在發(fā)布之前都要經(jīng)過驗證與測試,。在實驗室測試策略中HILs(Hardware In the Loop)越發(fā)顯得重要。一般來講,，這是主要用于測試ECU在遇到外部故障情況時的響應,，一般故障包括：丟失信號，短路到地或Vbat,，或是錯誤數(shù)據(jù),。在 ATE行業(yè)中通常選擇故障注入開關(guān)系統(tǒng)(Fault Insertions switching system)實現(xiàn)這種測試。有幾家公司提供我上面提到的故障生成/注入的硬件設(shè)備,。因為在汽車中ECU的安全性至關(guān)重要,，所以高水平的此類測試也同樣非常重要。
過程測試
在裝配和品質(zhì)測試的過程中,，汽車工業(yè)在引進新技術(shù)方面顯得有些保守,。根據(jù)INEMI(International Electronics Manufacturing Initiative - http://www.inemi.org/)的報告，汽車工業(yè)在引進小尺寸封裝的PCB方面落后于其它行業(yè),。主要的影響因素是使用環(huán)境——溫度范圍 -40~+250攝氏度(尾氣傳感器的工作溫度可達580攝氏度),，多G的震動都要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計標準要遠高于一般行業(yè)，如家用電腦,。原器件密度也同樣比其它消費產(chǎn)品低很多,。另外，在未來一段時間內(nèi),，汽車上的大部分時鐘也不會超過150MHz，測試點仍舊是在機械和電氣上可觸及的形式,。這些信息表明ICT測試(In-circuit testing在線測試)在未來幾年內(nèi)仍將在裝配線上占據(jù)重要位置,。
AOI(Automated Optical Inspection自動光學檢查)也很重要。對于電氣連接受限的ECU,，AOI是最經(jīng)濟的加工測試方法,。由于汽車ECU通常包含很多大功率——同時也是大尺寸的——器件如繼電器、線圈等,，所以光學檢測時相機的高度和對ECU上大小器件同時對焦的能力非常重要,。
出于質(zhì)保和可靠性的考慮,，在汽車工業(yè)中也非常看重把AXI(Automatic X-Ray Inspection自動X射線檢測)做為測試策略的一部分,。因為BGA封裝的器件引腳數(shù)很多,，所以驗證所有引腳都焊接牢固非常重要，特別是對于那些涉及到安全性的ECU：如ABS防抱死系統(tǒng),、安全氣囊控制器,、主動式安全系統(tǒng)和線傳控制(X by Wire)等。因為汽車的轉(zhuǎn)向和剎車(即將實現(xiàn))全電子控制,，所以在不遠的將來,，這些測試將至關(guān)重要。
因為光學檢查看不到BGA芯片底下的部分,，而且事實上不是所有的I/O都有引出端,，所以AXI在測試策略中的重要性日益提高。盡管受到2008和2009經(jīng)濟衰退的影響,，全世界年均新購的汽車數(shù)量仍高達5千萬輛(數(shù)據(jù)源自Automotive News – http://www.autonews.com/),。
目前的 AXI系統(tǒng)檢測速度很低(3D X射線檢測約為0.6平方英寸/秒，2D X射線檢測約為6平方英寸/秒),。如果提高檢測速度則ATE制造商也要相應提高設(shè)備的分析速度,，由此導致的成本上升在對成本敏感的汽車業(yè)中也是個重要的考慮因素。在很多情況下,，可以通過對ECU進行部分X射線檢測,，對其它部分采用AOI或ICT檢測的方式以保證生產(chǎn)線的效率。
各種不同類型需求
EOL的復雜性決定了測試的困難度,，因為這里的任務是模擬真實的工作環(huán)境,，所以完成這些復雜的測試需要做完善的計劃。ECU有一些需求要在功能測試系統(tǒng)中加以考慮,，包括：
電源需求：電子控制單元決定何時驅(qū)動如馬達和線圈等機電設(shè)備工作,。按照當前的汽車電源總線的12V標準，這意味著可能出現(xiàn)很大的電流–電動助力轉(zhuǎn)向需要高達 100A!V8發(fā)動機上的可變氣門執(zhí)行器需要高達2400W的峰值功率,！相當于12V電壓下電流峰值可達200A,！所以合適的開關(guān)規(guī)范和冷卻能力相當重要。
混合動力汽車：動力系統(tǒng)的點煙可能高達300V,，但是大部分外圍設(shè)備——如車燈,、娛樂與車載儀器設(shè)備——運行在很低的電壓下。所以在這類設(shè)計中通常有電壓轉(zhuǎn)換,。而且因為300VDC的電壓比較危險,，所以測試計劃中必須考慮隔離測試以保證安全性。
串行通訊：汽車工業(yè)已經(jīng)接受了網(wǎng)絡(luò)的概念,，或者按照他們自己的說法叫做“多路連接”——按照汽車中各個ECU的連接結(jié)構(gòu),。多路技術(shù)已經(jīng)用于顯示診斷,、安全與性能等信息(例如速度表已經(jīng)不再由單獨的電纜來驅(qū)動)，并且現(xiàn)在也用于娛樂與導航方面,。但是,，實際上使用的協(xié)議過多是個問題。
CAN(Controller Area Network)是應用最廣泛的,，K-Line和LIN(Local Interconnect Network)也應用比較廣泛,。還有其它如用于電傳線控和主動安全保護的實時協(xié)議如FlexRay和TTP(Time-Triggered Protocol)以及光纖協(xié)議如MOST(Media Oriented System Transport)和IDB1394(派生自IEEE-1394,或稱作FireWire)，這些通常用于娛樂和車載通訊的協(xié)議目前主要用于高端的汽車,，將來如果價格降低也可以應用在中低端產(chǎn)品中,。
有一些組織如AUTOSAR(Automotive Open System Architecture - http://www.autosar.org)正在尋求簡化ECU開發(fā)與互聯(lián)通訊的方法–但是實現(xiàn)起來需要一定時間。所以現(xiàn)在不論您是購買還是搭建的測試系統(tǒng),，您必須處理各種各樣的不同的協(xié)議,。
RF應用：在汽車ECU測試中AM/FM廣播,RF與微波測試已經(jīng)應用更加廣泛。與移動電話互聯(lián)的藍牙(Bluetooth®)接口已經(jīng)在低成本的汽車中廣泛應用,。IEEE報道過使用BAP(Bluetooth Access Points)建立微型網(wǎng)絡(luò)的概念設(shè)計,。這個設(shè)計的目標是可以避免設(shè)備識別時的沖突問題。最后,，還有交互式巡航控制,，主要使用雷達波段(40GHz)用于保持安全車距。
結(jié)束語
電壓12V到300V–電流最高達200A–帶寬從DC到光波–這是多么巨大的挑戰(zhàn)!很明顯我在這里我無法給您全部的答案–相關(guān)的書籍已經(jīng)充分講解了這些話題,。但是希望通過這篇文章您已經(jīng)有了多一些的想法,，可以使您的工作更加輕松一點——也使我們的汽車更加安全和舒適。