车载以太网第二弹|测试之实锤-基于电阻噪声和高斯噪声的SQI测试对比
背景
信号质量指数（SQI）被用于表征以太网通信链路质量。因此，可以通过读取到的SQI值判断控制器当前通信链路质量。
另外，在控制器通讯过程中，PHY芯片会实时监控SQI值，当监测到的SQI值低于阈值时，PHY芯片将会断开通信链路，以保证通信的可靠性。
SQI值作为评判以太网通信链路质量的依据，其值的正确性直接影响到PHY芯片之间通信链接的“行为”，因此SQI值的测试非常必要和重要。
测试方案对比
在TC8 1.0中，使用Technica-Golden Device，在BR+/BR-之间注入电阻噪声的方式进行测试。
在TC8 2.0中，采用Rohde & Schwarz信号发生器仿真高斯噪声，通过定向耦合器将高斯噪声耦合到以太网通信线束上的方式进行测试，此时Link Partner将不会受到噪声的干扰，只关注DUT本身的SQI、Link Status与噪声等级之间的关系，Link Partner的作用被弱化。
测试原理说明
TC8 1.0的噪声注入原理图如下所示，通过改变Technica-Golden Device并联在BR+/BR-之间电阻的阻值，以达到改变噪声注入等级的目的。
图1 TC8 1.0 IOP SQI测试原理框图
（图片来源：OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specification_TC8 V1.0）
TC8 2.0的噪声注入原理图如下所示，Rohde & Schwarz信号发生器仿真的高斯噪声，通过定向耦合器耦合到通信链路上。通过改变仿真的高斯噪声幅值，来改变耦合到通信链路上的噪声等级。
图2 TC8 2.0 IOP SQI测试原理框图
测试实现说明
TC8 1.0 IOP SQI测试
基于Vector公司的CANoe CAPL，北汇信息自主定制开发了TC8 1.0 IOP的自动化测试工程，控制Technica-Golden Device注入电阻噪声，获得DUT SQI与Link状态，自动生成测试报告。
图3 TC8 1.0 IOP SQI测试环境
TC8 2.0 IOP SQI测试
基于Vector公司的CANoe CAPL，北汇信息自主定制开发了TC8 2.0 IOP自动化测试工程。
测试步骤：
- 将Technica-Golden Device作为Link Partner，设置与DUT相对的Master/Slave模式
- Rohde & Schwarz信号发生器初始化并设置高斯噪声带宽
- 设置Rohde & Schwarz信号发生器高斯噪声幅值
- 读取DUT SQI/Link状态，次数为100次
- 重复步骤c、d（设置高斯噪声幅值递增/递减）
- 自动生成测试报告
图4 TC8 2.0 IOP SQI测试环境
为保证测试效率，开发专用的自动化测试脚本，实现：
- 支持通过RS232、CAN/LIN、ADB通信接口，实现对被测对象的PHY寄存器读写
- 实现对Rohde & Schwarz信号发生器程控，实现如下功能：
- 仿真信号类型选择
- 高斯噪声文件加载、带宽设置、幅值设置
- 信号发生器通道阻抗设置和通道使能
测试总结
方案对比
图5 TC8 1.0/2.0 IOP SQI测试对比图
测试结果对比
图6 TC8 1.0 IOP SQI测试结果
图7 TC8 2.0 IOP SQI测试结果
分析
影响SQI值的因素主要为外部环境的辐射和控制器通信链路的物理特征，如线束材质、长度、绞距以及接入连接器的特性，所引起通信链路阻抗匹配以及突变情况，从而导致传输信号衰减和反射，其中信号反射又对原信号产生“叠加噪声”。
由此可见，通信链路的阻抗变化为“本因”，噪声为“现象”，本方案通过“本因”和“现象”两种测试方法对比SQI测试结果。
根据两种测试方法的测试结果，被测控制器出现SQI值不稳定的位置相同，测试结果无太大差异。
小结
TC8 1.0与TC8 2.0中注入噪声的类型本质都是高斯噪声，通过上述的实践对比，两种方案均满足IOP SQI的测试要求。
北汇信息可提供基于Vector公司的CANoe、Technica的Golden Device、Rohde & Schwarz的信号发生器及定向耦合器组合的100BASE-T1 IOP测试解决方案，同时满足TC8 1.0和TC8 2.0的IOP测试要求，提供测试验证服务。
感谢Vector、Rohde & Schwarz、Technica对本测试方案给予的专业支持。
基于现有的Vector-VN5640、Technica-Golden Device等设备，北汇信息已实现了1000BASE-T1 IOP测试的过渡方案，敬请关注后续分享。
参考文献
【1】OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specification_TC8 V1.0
【2】OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specification_TC8 V2.0
【3】Datasheet：TJA1100—100BASE-T1 PHY for Automotive Ethernet.pdf
【4】OA_100BASE-T1_Interoperability_Test_Suite_V1.0
【5】1000BASE-T1_罗德与施瓦茨 汽车以太网一致性测试.pdf
【6】Golden Device Manual.pdf