前言
新一輪汽車技術創新浪潮催生了海量測試需求。盡管將所有測試精力聚焦于更新迭代、面向用戶的應用程序頗具吸引力，但車載以太網的測試才是重中之重。就像電視、洗衣機、冰箱這些我們習以為常的現代電器，一旦斷電便形同虛設；同理，即便車載應用程序經過最嚴苛的測試，脫離以太網也無法正常運行。
一、認識以太網
OPEN 聯盟最初為車載以太網劃定了三大應用場景：360° 環視、車輛診斷與車載娛樂。這三類場景的核心共性在于數據傳輸量巨大。早年間寶馬率先研發以太網技術，正是由于傳統 CAN 總線在車輛診斷時面對海量數據傳輸力不從心，哪怕是一次規模稍大的系統更新，都可能耗時一到兩個小時。而以太網的落地，恰好攻克了數據傳輸帶寬不足的行業痛點。如今，先進駕駛輔助系統（ADAS）、智能網聯汽車與自動駕駛汽車（AV）正在重塑商用車與乘用車的交通格局。每一次性能的躍升，都離不開更大數據量、更快傳輸速度的支撐，這也直接推動了車載網絡向車載以太網的全面轉型。當下大部分車型應用的三大功能域架構（Domain：整車域、智駕域、座艙域），也有很多公司開始預研中央處理+位置域（Zonal）的架構。我們將高端車中經常用到的以太網節點進行匯總來思考哪些場景會用到車載以太網技術。
場景匯總
網聯類：TBox、診斷控制器、中央網關等；
智駕類：智駕域控制、高精地圖、泊車輔助、激光雷達、攝像頭、駕駛員監測等；
整車與車身：整車域控制、車身控制、前后大燈、數字燈光、車內氛圍燈等；
娛樂類：娛樂域控制、記錄儀、內外電子后視鏡、HUD、AR-HUD、音響系統、乘客監測等。
二、了解車載以太網技術
車載以太網100Base-T1和1000Base-T1主要基于單對雙絞線來進行數據傳輸，同時采用PAM-3編碼方式來提高傳輸速率和可靠性。它與常規的100Base-Tx工業以太網不同，工業以太網采用兩對雙絞線，物理層接收到MAC發來的數據后先進行4B/5B編碼，再通過MLT-3的編碼方式發送出去。
常規以太網100Base-Tx
汽車以太網100Base-T1
但車載以太網則不同，100Base-T1物理層接收到MAC發來的數據后，經過了3步的過程。
MAC層數據通過MII接口，以25MHz速率將4bit并行傳輸至PHY層，數據速率：4bit×25M=100Mbps；?
4B/3B轉換：PHY層接收到數據后進行4B/3B轉換，同時完成時鐘轉換，將25MHz傳輸的4bit數據轉換成時鐘頻率為33.33MHz的3bit數據塊，數據速率為33.33×3bit≈100Mbps；
3B/2T編組：再進行3B/2T編組，每3bit數據（3B）編組成一對三進制符號（2T），并以66.66Msymbol/s的符號傳輸速率進行傳輸；
PAM-3調制：最后進行PAM-3調制和物理傳輸，由于每個三進制符號攜帶Log_2(3)≈1.5bit信息，66.66Msymbol/s×1.5bit/symbol≈100Mbps，最終實現100Mbps傳輸速度。
1000Base-T1則更為復雜，經歷4個步驟。
80B/81B編碼：從MAC接收到8位數據后，通過80B/81B轉碼將10個8bit數據轉換成81B，剩下1bit 填充為標頭，用于區分數據塊還是控制塊，這個過程需要10個時鐘周期；
收集45個80B/81B數據塊并為其添加9bit的OAM字段，用于鏈路的操作管理和維護；
RS-FEC編碼：進行加擾，RS-FEC編碼和添加396bit的RS-FEC奇偶校驗位進行糾錯；
3B/2T：通過3B/2T進行波形調制成PAM-3格式輸出到網絡中。
1000MBase-T1符號速率為750MHz，經過3B/2T編碼可以得到1.5倍的比特率，但又因為80B/81B轉碼以及添加了OAM字段和RS-FEC校驗位，因此有效數據的比特率為：750*1.5*(45*80)*(45*81+9+396)=1000Mbps
PAM-3【三電平脈沖幅度調制】技術
PAM3（3-Level Pulse Amplitude Modulation）是一種多電平調制技術，通過三個不同的信號電平（例如+1、0、-1）傳輸數據。每個符號周期可攜帶約1.5比特信息，與其它PAM類似，通過增加電平數量來提升數據傳輸效率。在PAM-N的選擇上，一是需要提升數據傳輸效率，以滿足越來越高的數據速率需要；二是需要平衡信號完整性問題與實現復雜帶來的挑戰。
PAM3通過三個電平（如+1、0、-1）編碼數據，每兩個碼元周期傳輸3bit數據；相較于NRZ信號，帶寬提升50%，相較于PAM-4，信噪比要求更低，并且設計和制造上的成本、復雜度適中。
使用PAM-3的協議（常見）
GDDR7：每兩個周期傳輸3位數據，單通道速率可達32Gbps，應用與高性能顯卡AI計算和車載GPU；
車載以太網：在車載短距離通信中，PAM-3通過降低信號擺幅減少電磁干擾。適用與自動駕駛等場景；
USB4 v2：與PAM-4相比，適用于USB4 v2的PAM-3可以提供更大的眼圖開度。
使用自動化一致性解決方案更深入地了解車載網絡
業界兩大標準機構IEEE和OPEN聯盟制定了關于車載以太網物理層一致性測試標準，以保證不同設計和不同硬件廠商之間的互通性。優利德車載以太網一致性分析解決方案覆蓋100Base-T1（802.3bw）和1000Base-T1（802.3bp）。對于物理層測試，首先關注的是發射機。示波器是上述測試的主要工具。發射機失真、MDI回波損耗、MDI模式轉換還需要使用其他儀器，1000Base-T1車載以太網要求示波器帶寬至少2GHz。
優利德支持的車載以太網測試，提供802.3bw、802.3bp標準的測試，OPEN 聯盟規范可以按照下面的描述找到對應的 IEEE 規范。
01.100Base-T1
02.1000Base-T1
03.車載以太網一致性分析軟件
優利德CTS100T1/1000T1車載以太網一致性分析解決方案為100Base-T1和1000Base-T1標準提供了全自動化執行的一致性測試分析軟件。測試套件支持優利德發布的新款示波器，除了一致性分析之外，您還可以利用新款示波器的PAM-N分析軟件在真實世界條件下驗證ECU的全雙工通信鏈條。
一致性分析軟件可以全部測試/選擇性測試任何發射機指標，包括示波器全面控制要求的設置，測試完畢后，將生成完善的測試報告以及測試通過/失敗的結果，顯示波形和數據視圖。
一致性分析主要功能
測試時間：通過設置向導實現全面自動化，可根據車載以太網100Base-T1和1000Base-T1標準執行測試。軟件根據測試要求自動配置測試儀器，極大縮短整體測試時間；
測試范圍覆蓋：基于IEEE和OPEN Alliance規范設計。測試覆蓋OPEN Alliance TC8 ECU測試要求；
驗證和調試：配套工具(PAM-N分析)可以幫助您進一步驗證或找到故障，并提供高級抖動分析工具；
全方位報告：自動生成報告，包括波形測試通過/失敗結果，詳細測試結果，屏幕截圖或分析視圖等。
04.支持車載以太網一致性分析的儀器
05.示波器
優利德示波器覆蓋1GHz~13GHz帶寬范圍，提供12bitADC分辨率，助力您深入理解車載以太網的設計。
06.時鐘同步夾具
同步時鐘夾具可將車載以太網25MHz/66.66MHz/125MHz時鐘轉換為示波器和信號源所需要的10M時鐘，以保證在傳輸失真測試時示波器和加擾信號的同源。部件號：UT-AESF-10
07.車載以太網一致性分析夾具
Wilder推出的車載以太網一致性分析夾具，可用于驗證車載以太網標準100Base-T1和1000Base-T1的物理層一致性。除一般的一致性測試外，還支持測量ECU的MDI共模發射測試、以及發射機失真測試。
四、車載以太網測試實例
CTS100/1000T1一致性分析軟件全面實現信號質量測試過程自動化，允許設計人員快捷簡便地執行測試。僅需為以太網信號選擇要執行的測量，然后根據提示連接框圖配置測試連接，測試軟件消除了麻煩耗時的手動示波器設置、光標放置及與協議規范比較測試結果的過程。
01.傳輸失真測試
失真測試需要使用干擾信號，并且示波器的數據采集時鐘是鎖定到DUT TX_TCLK的頻率，優利德推出的以“硬件時鐘分路器”方法支持此測試，該項測試需要使用信號源和時鐘同步夾具，TX_TCLK時鐘經過時鐘分路器轉化為示波器和信號源所需要的10M時鐘，從而達到采集和干擾設備之間的同源。
失真測試需配置100/1000Base-T1測試表中指明的測試模式，測試允許的最大發射機失真。100Base-T1測試需要信號源發出11.111MHz，峰值幅度為5.4V的正弦波。注：若DUT的TX_TCLK不可引出或測試設備無法將DUT內部時鐘采樣時鐘同步，將進而引發相位偏移，造成實測失真值顯著增加【相較于接入TX_TCLK】。
02.發射機時序抖動和發射機時鐘頻率測試
物理層有一個符號的時鐘，使用支持的100Base-T1和1000Base-T1需要的測試模式得到，此項測試需要借助JITTER（高級抖動分析和眼圖）選件進行主（從）RMS抖動和TX時鐘頻率測量。
03.傳輸抖動和傳輸時鐘頻率測試
DUT 在測試模式 2 下，發射機在主模式交替發出 3 個“+1”和 3 個“-1”符號，測試數據信號的頻率和抖動，此項測試需要借助JITTER（高級抖動分析和眼圖）選件進行抖動峰峰值和RMS值以及時鐘頻率測量。
04.發射機峰值差分輸出電壓測試
以100Ω的終端進行測量MDI輸出差分信號的峰峰值電壓。
05.發射機輸出正/負壓降測試
使用支持的100/1000Base-T1測試表中的測試模式配置物理層。通過確定正/負波形的峰值電壓來執行壓降測試。
06.功率譜密度測試
將DUT經過100Ω的巴倫將單端信號轉換為差分【測試夾具實現】，使用示波器的高級數學算法，計算輸入信號頻譜，再經過示波器后處理得到PSD。使用上/下限模版，把計算的PSD譜線與規范進行對比，得到最終結果。
07.共模發射測試
使用示波器的高級數學算法，對被測設備DUT的MDI端口出的射頻共模發射量進行測量，規范要求：MDI的共模發射量在1MHz~200MHz內不能超過24dBμV。
五、測試報告
車載以太網一致性分析支持PDF或HTML格式的一致性分析報告，報告在軟件測試完成后自動生成，包括測試通過/失敗狀態，測試報告摘要迅速分析測試結果。報告還包含測試配置細節、波形圖、示波器截圖以及測試裕量分析，可以深入了解您的車載以太網設計特點。
選型指南
優利德推出的100/1000BASE-T1一致性分析方案具備高度自動化的測試控制流程，以直觀的UI界面引導用戶完成各項設置和操作，生成測試報告。您可以根據自己所需的測試場景配置您的測試方案。
