前言
新一轮汽车技术创新浪潮催生了海量测试需求。尽管将所有测试精力聚焦于更新迭代、面向用户的应用程序颇具吸引力，但车载以太网的测试才是重中之重。就像电视、洗衣机、冰箱这些我们习以为常的现代电器，一旦断电便形同虚设；同理，即便车载应用程序经过最严苛的测试，脱离以太网也无法正常运行。
一、认识以太网
OPEN 联盟最初为车载以太网划定了三大应用场景：360° 环视、车辆诊断与车载娱乐。这三类场景的核心共性在于数据传输量巨大。早年间宝马率先研发以太网技术，正是由于传统 CAN 总线在车辆诊断时面对海量数据传输力不从心，哪怕是一次规模稍大的系统更新，都可能耗时一到两个小时。而以太网的落地，恰好攻克了数据传输带宽不足的行业痛点。如今，先进驾驶辅助系统（ADAS）、智能网联汽车与自动驾驶汽车（AV）正在重塑商用车与乘用车的交通格局。每一次性能的跃升，都离不开更大数据量、更快传输速度的支撑，这也直接推动了车载网络向车载以太网的全面转型。当下大部分车型应用的三大功能域架构（Domain：整车域、智驾域、座舱域），也有很多公司开始预研中央处理+位置域（Zonal）的架构。我们将高端车中经常用到的以太网节点进行汇总来思考哪些场景会用到车载以太网技术。
场景汇总
网联类：TBox、诊断控制器、中央网关等；
智驾类：智驾域控制、高精地图、泊车辅助、激光雷达、摄像头、驾驶员监测等；
整车与车身：整车域控制、车身控制、前后大灯、数字灯光、车内氛围灯等；
娱乐类：娱乐域控制、记录仪、内外电子后视镜、HUD、AR-HUD、音响系统、乘客监测等。
二、了解车载以太网技术
车载以太网100Base-T1和1000Base-T1主要基于单对双绞线来进行数据传输，同时采用PAM-3编码方式来提高传输速率和可靠性。它与常规的100Base-Tx工业以太网不同，工业以太网采用两对双绞线，物理层接收到MAC发来的数据后先进行4B/5B编码，再通过MLT-3的编码方式发送出去。
常规以太网100Base-Tx
汽车以太网100Base-T1
但车载以太网则不同，100Base-T1物理层接收到MAC发来的数据后，经过了3步的过程。
MAC层数据通过MII接口，以25MHz速率将4bit并行传输至PHY层，数据速率：4bit×25M=100Mbps；?
4B/3B转换：PHY层接收到数据后进行4B/3B转换，同时完成时钟转换，将25MHz传输的4bit数据转换成时钟频率为33.33MHz的3bit数据块，数据速率为33.33×3bit≈100Mbps；
3B/2T编组：再进行3B/2T编组，每3bit数据（3B）编组成一对三进制符号（2T），并以66.66Msymbol/s的符号传输速率进行传输；
PAM-3调制：最后进行PAM-3调制和物理传输，由于每个三进制符号携带Log_2(3)≈1.5bit信息，66.66Msymbol/s×1.5bit/symbol≈100Mbps，最终实现100Mbps传输速度。
1000Base-T1则更为复杂，经历4个步骤。
80B/81B编码：从MAC接收到8位数据后，通过80B/81B转码将10个8bit数据转换成81B，剩下1bit 填充为标头，用于区分数据块还是控制块，这个过程需要10个时钟周期；
收集45个80B/81B数据块并为其添加9bit的OAM字段，用于链路的操作管理和维护；
RS-FEC编码：进行加扰，RS-FEC编码和添加396bit的RS-FEC奇偶校验位进行纠错；
3B/2T：通过3B/2T进行波形调制成PAM-3格式输出到网络中。
1000MBase-T1符号速率为750MHz，经过3B/2T编码可以得到1.5倍的比特率，但又因为80B/81B转码以及添加了OAM字段和RS-FEC校验位，因此有效数据的比特率为：750*1.5*(45*80)*(45*81+9+396)=1000Mbps
PAM-3【三电平脉冲幅度调制】技术
PAM3（3-Level Pulse Amplitude Modulation）是一种多电平调制技术，通过三个不同的信号电平（例如+1、0、-1）传输数据。每个符号周期可携带约1.5比特信息，与其它PAM类似，通过增加电平数量来提升数据传输效率。在PAM-N的选择上，一是需要提升数据传输效率，以满足越来越高的数据速率需要；二是需要平衡信号完整性问题与实现复杂带来的挑战。
PAM3通过三个电平（如+1、0、-1）编码数据，每两个码元周期传输3bit数据；相较于NRZ信号，带宽提升50%，相较于PAM-4，信噪比要求更低，并且设计和制造上的成本、复杂度适中。
使用PAM-3的协议（常见）
GDDR7：每两个周期传输3位数据，单通道速率可达32Gbps，应用与高性能显卡AI计算和车载GPU；
车载以太网：在车载短距离通信中，PAM-3通过降低信号摆幅减少电磁干扰。适用与自动驾驶等场景；
USB4 v2：与PAM-4相比，适用于USB4 v2的PAM-3可以提供更大的眼图开度。
使用自动化一致性解决方案更深入地了解车载网络
业界两大标准机构IEEE和OPEN联盟制定了关于车载以太网物理层一致性测试标准，以保证不同设计和不同硬件厂商之间的互通性。优利德车载以太网一致性分析解决方案覆盖100Base-T1（802.3bw）和1000Base-T1（802.3bp）。对于物理层测试，首先关注的是发射机。示波器是上述测试的主要工具。发射机失真、MDI回波损耗、MDI模式转换还需要使用其他仪器，1000Base-T1车载以太网要求示波器带宽至少2GHz。
优利德支持的车载以太网测试，提供802.3bw、802.3bp标准的测试，OPEN 联盟规范可以按照下面的描述找到对应的 IEEE 规范。
01.100Base-T1
02.1000Base-T1
03.车载以太网一致性分析软件
优利德CTS100T1/1000T1车载以太网一致性分析解决方案为100Base-T1和1000Base-T1标准提供了全自动化执行的一致性测试分析软件。测试套件支持优利德发布的新款示波器，除了一致性分析之外，您还可以利用新款示波器的PAM-N分析软件在真实世界条件下验证ECU的全双工通信链条。
一致性分析软件可以全部测试/选择性测试任何发射机指标，包括示波器全面控制要求的设置，测试完毕后，将生成完善的测试报告以及测试通过/失败的结果，显示波形和数据视图。
一致性分析主要功能
测试时间：通过设置向导实现全面自动化，可根据车载以太网100Base-T1和1000Base-T1标准执行测试。软件根据测试要求自动配置测试仪器，极大缩短整体测试时间；
测试范围覆盖：基于IEEE和OPEN Alliance规范设计。测试覆盖OPEN Alliance TC8 ECU测试要求；
验证和调试：配套工具(PAM-N分析)可以帮助您进一步验证或找到故障，并提供高级抖动分析工具；
全方位报告：自动生成报告，包括波形测试通过/失败结果，详细测试结果，屏幕截图或分析视图等。
04.支持车载以太网一致性分析的仪器
05.示波器
优利德示波器覆盖1GHz~13GHz带宽范围，提供12bitADC分辨率，助力您深入理解车载以太网的设计。
06.时钟同步夹具
同步时钟夹具可将车载以太网25MHz/66.66MHz/125MHz时钟转换为示波器和信号源所需要的10M时钟，以保证在传输失真测试时示波器和加扰信号的同源。部件号：UT-AESF-10
07.车载以太网一致性分析夹具
Wilder推出的车载以太网一致性分析夹具，可用于验证车载以太网标准100Base-T1和1000Base-T1的物理层一致性。除一般的一致性测试外，还支持测量ECU的MDI共模发射测试、以及发射机失真测试。
四、车载以太网测试实例
CTS100/1000T1一致性分析软件全面实现信号质量测试过程自动化，允许设计人员快捷简便地执行测试。仅需为以太网信号选择要执行的测量，然后根据提示连接框图配置测试连接，测试软件消除了麻烦耗时的手动示波器设置、光标放置及与协议规范比较测试结果的过程。
01.传输失真测试
失真测试需要使用干扰信号，并且示波器的数据采集时钟是锁定到DUT TX_TCLK的频率，优利德推出的以“硬件时钟分路器”方法支持此测试，该项测试需要使用信号源和时钟同步夹具，TX_TCLK时钟经过时钟分路器转化为示波器和信号源所需要的10M时钟，从而达到采集和干扰设备之间的同源。
失真测试需配置100/1000Base-T1测试表中指明的测试模式，测试允许的最大发射机失真。100Base-T1测试需要信号源发出11.111MHz，峰值幅度为5.4V的正弦波。注：若DUT的TX_TCLK不可引出或测试设备无法将DUT内部时钟采样时钟同步，将进而引发相位偏移，造成实测失真值显著增加【相较于接入TX_TCLK】。
02.发射机时序抖动和发射机时钟频率测试
物理层有一个符号的时钟，使用支持的100Base-T1和1000Base-T1需要的测试模式得到，此项测试需要借助JITTER（高级抖动分析和眼图）选件进行主（从）RMS抖动和TX时钟频率测量。
03.传输抖动和传输时钟频率测试
DUT 在测试模式 2 下，发射机在主模式交替发出 3 个“+1”和 3 个“-1”符号，测试数据信号的频率和抖动，此项测试需要借助JITTER（高级抖动分析和眼图）选件进行抖动峰峰值和RMS值以及时钟频率测量。
04.发射机峰值差分输出电压测试
以100Ω的终端进行测量MDI输出差分信号的峰峰值电压。
05.发射机输出正/负压降测试
使用支持的100/1000Base-T1测试表中的测试模式配置物理层。通过确定正/负波形的峰值电压来执行压降测试。
06.功率谱密度测试
将DUT经过100Ω的巴伦将单端信号转换为差分【测试夹具实现】，使用示波器的高级数学算法，计算输入信号频谱，再经过示波器后处理得到PSD。使用上/下限模版，把计算的PSD谱线与规范进行对比，得到最终结果。
07.共模发射测试
使用示波器的高级数学算法，对被测设备DUT的MDI端口出的射频共模发射量进行测量，规范要求：MDI的共模发射量在1MHz~200MHz内不能超过24dBμV。
五、测试报告
车载以太网一致性分析支持PDF或HTML格式的一致性分析报告，报告在软件测试完成后自动生成，包括测试通过/失败状态，测试报告摘要迅速分析测试结果。报告还包含测试配置细节、波形图、示波器截图以及测试裕量分析，可以深入了解您的车载以太网设计特点。
选型指南
优利德推出的100/1000BASE-T1一致性分析方案具备高度自动化的测试控制流程，以直观的UI界面引导用户完成各项设置和操作，生成测试报告。您可以根据自己所需的测试场景配置您的测试方案。
