面對(duì)日益復(fù)雜的汽車(chē)設(shè)計(jì)需求，特別是要推出中高端和商用的新能源汽車(chē)之時(shí)，自主創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)之路并非坦途。電子部件在汽車(chē)特別是高端汽車(chē)中所占據(jù)的比例越來(lái)越高。汽車(chē)電子關(guān)乎目前汽車(chē)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。圍繞解決這些挑戰(zhàn)的系統(tǒng)和子系統(tǒng)正是目前汽車(chē)電子設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。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(chē)生態(tài)學(xué)、安全性和舒適性方面扮演了重要的角色。
四大測(cè)試分析，一個(gè)也不能少
無(wú)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(chē)和娛樂(lè)舒適性的車(chē)身及影音娛樂(lè)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(chē)身控制或各種線控操作(X-by-wire control)；由于需要提高汽車(chē)的能耗效率，因此汽車(chē)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(chē)系統(tǒng)和非基本汽車(chē)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(wèn)題；汽車(chē)安全系統(tǒng)采用胎壓監(jiān)測(cè)(TPMS)和RFID系統(tǒng)，需要開(kāi)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(chē)操作和狀態(tài)。
(一)局域網(wǎng)測(cè)試分析
汽車(chē)設(shè)計(jì)中正集成各種串行數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用來(lái)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、組件總成本下降。最終汽車(chē)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。
(二)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試分析
動(dòng)力系統(tǒng)無(wú)疑是汽車(chē)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(chē)的性能表現(xiàn)，其中既包括通過(guò)ECU實(shí)現(xiàn)的電子控制部分，還包括汽車(chē)電源電路，特別是新能源汽車(chē)。
汽車(chē)ECU根據(jù)放在汽車(chē)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(chē)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)。專(zhuān)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。
汽車(chē)電源電路的測(cè)試與其他電子系統(tǒng)上的電源測(cè)試類(lèi)似，需要進(jìn)行包括開(kāi)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，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)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(jiǎn)化汽車(chē)電源應(yīng)用的功率分析工作。
(三)數(shù)字器件分析
在汽車(chē)中的電子控制單元、信息娛樂(lè)系統(tǒng)和安全子系統(tǒng)中，越來(lái)越多的使用MCU、FPGA等數(shù)字IC，形成了各種嵌入式系統(tǒng)。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(jiàn)的定時(shí)測(cè)量：事件時(shí)間相隔很遠(yuǎn)——要求在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以高定時(shí)分辨率(高采樣率)采集多條通道(長(zhǎng)記錄長(zhǎng)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。
對(duì)于FPGA的調(diào)試挑戰(zhàn)，專(zhuān)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(kāi)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。
(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(chē)電子系統(tǒng)中，如胎壓監(jiān)測(cè)(TPMS)、防盜器、無(wú)鍵輸入系統(tǒng)、倒車(chē)?yán)走_(dá)組件和系統(tǒng)。RFID的應(yīng)用日益增多，部分在過(guò)去高級(jí)轎車(chē)中應(yīng)用的技術(shù)將成為未來(lái)大部分汽車(chē)的標(biāo)配。
近年來(lái)汽車(chē)電子系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜化、更多具有較強(qiáng)EMI特性的開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入汽車(chē)電子系統(tǒng)中，這些對(duì)RF的測(cè)試帶來(lái)了挑戰(zhàn)，使用傳統(tǒng)的頻譜分析工具來(lái)對(duì)這些瞬態(tài)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。
