车载以太网第二弹|测试之实锤-1000BASE-T1物理层PMA测试实践

背景

 

100BASE-T1方兴未艾，国内外OEM量产车型纷至沓来；为了满足高带宽的应用场景需求（如图像、雷达等数据传输），1000BASE-T1将至已至，如大众MEB平台采用1000BASE-T1总线作为主干网，用于满足域控制器之间的通信，以及实现如ICAS3域控制器与HUD、Display、Cluster之间的图像数据传输。

物理层作为保证通信畅通的最基本条件，对其测试验证既“基础”又“关键”，尤其通信速率的提高对物理链路更为敏感。鉴于此，北汇信息嘉定实验中心联合多个合作伙伴&行业伙伴提前开展了相关的测试研究工作，探寻其中的“奥妙”。

 

 

100BASE-T1和1000BASE-T1对比

 

图1 100BASE-T1和1000BASE-T1对比图

 

1000BASE-T1-设备环境组成

 

实物如下图2和图3:

 

 

 

 图2北汇自有车载以太网测试系统

 

图3 被测的两个千兆节点的连接实物特写

 

CANoe+VN接口卡+ VT板卡+程控电源

• CANoe+VN接口卡的作用：DUT测试相关的状态设置和读取
• VT板卡的作用：DUT供电控制及提供唤醒/使能信号
• 程控电源的作用：DUT供电

 

示波器(RTO2024)+信号发生器+测试软件R&S ScopeSuite

• 作用： Maximum Output Droop、Transmitter Timing Jitter in Master Mode and Slave Mode、Transmitter Timing MDI Jitter and Clock Frequency、PSD and Power Level and Output Voltage、Transmitter Distortion测试

 

网络分析仪+测试软件R&S ScopeSuite

• 作用：MDI Return Loss、MDI Mode Conversion Loss测试

 

测试夹具

• 型号：RT-ZF2、RT-ZF7A、RT-ZF8，实物见下图4
• 作用：接口转换、环境配置

 

图4 测试夹具

 

1000BASE-T1-测试对象简介

 

PHY：BROADCOM BCM89883和MARVELL 88Q2112
实物如下图5：

图5 被测样件

 

1000BASE-T1-测试结果

 

测试结果示意图：

图6 两种线束的MDI Return Loss对比

 

图7 两种线束的Transmitter Distortion对比

 

图8 两种电源的Transmitter Distortion对比

 

图9 两种电源的Transmitter Timing MDI Jitter对比

 

图10 两种PHY的MDI Return Loss对比

 

1000BASE-T1-分析

 

100BASE-T1和1000BASE-T1 PMA测试内容对比

图11 100BASE-T1和1000BASE-T1 PMA测试内容对比图

 

测试用例上，1000BASE-T1取消了EMC相关测试要求，即MDI Common Mode Emission；在测试方法以及测试设备上，1000BASE-T1对测试环境和测试夹具的性能也提出了更高的要求。

MDI Return Loss等测试项主要是验证在MDI接口处因阻抗不连续造成的信号反射是否符合标准要求，所以测试夹具和被测样件之间的“链路”的品质对测试结果的影响很大，此次测试特别对比了不同线束对测试结果的影响，测得数据也佐证了这点；同时，电源的某些特性同样会对测试结果带来直接的影响。

 

 

总结

 

当前的测试规范正处于迭代和完善的过程中，定会有一些“坑”和“死角”，需要“趟”。如对于部分测试项，必须选择合适的测试模式，但测试规范中并没有明确约束该条件，从而导致出现误测的情况。且测试规范仅是提供理论上的指导，对测试环境也没有明确说明，但实践证明测试环境对测试结果有直接影响。这对于测试人员而言是挑战和机遇并存，纸上得来终觉浅，需要在实践中发现并分析问题，追根溯源，积累实战经验。

此次测试验证历时两个多月，不断在先驱和先烈间轮摆，特别感谢Rohde&Schwarz、Vector、Broadcom、Marvell等合作伙伴、行业伙伴给予的大力支持，共赢共享，相伴而行。

参考文献
【1】IEEE Standard for Ethernet：Amendment 1: Physical Layer Specifications and Management Parameters for 100 Mb/s Operation over a Single Balanced Twisted Pair Cable(100BASE-T1)
【2】IEEE Standard for Ethernet：Amendment 4: Physical Layer Specifications and Management Parameters for 1 Gb/s Operation over a Single Twisted-Pair Copper Cable
【3】OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specification(TC8 ECU Test)
【4】Datasheet：BCM89883 Single-Port Automotive Ethernet Transceiver
【5】Datasheet：88Q2110/88Q2112 Automotive 100/1000BASE-T1 Transceiver
【6】2019年罗德与施瓦茨汽车测试技术研讨会：车载以太网技术及其一致性测试方案