隨著市場需求的增長，下一代先進駕駛輔助系統（ADAS）對攝像頭和雷達系統分辨率的要求越來越高。這意味著傳輸數據的網絡、交換機和連接器需要具有更高的速度和更大帶寬。汽車技術的創新速度日益加快，采用了更先進的汽車技術，在現有電纜連接基礎設施上的數據速率超過了 1 Gbps。更大帶寬和更短延遲的網絡，將為會引入時間敏感且復雜的未來汽車技術奠定堅實基礎。車載以太網擁有高達10 Gbps 的帶寬，是滿足這些要求的理想選擇。如果汽車需要配備帶寬高達 3,500 Mbps 的攝像頭，我們還必須考慮使用其他技術來傳輸這些數據。

SerDes 簡介

在當今的信息娛樂系統中，車載攝像頭和顯示器一般是通過 SerDes（串行器/解串器）連接到圖像處理電子控制單元（ECU）。個別供應商的產品使用了閉源的專有技術。在擴展 SerDes 鏈路的覆蓋范圍時，可能需要以較低的波特率和更高階的調制方案（例如 PAM-4）運行。此外還需要使用更大帶寬的車載以太網鏈路作為區域之間的主要互連，并且需要采用支持高達10 Gbps 吞吐量的 802.3ch 標準。新興的 SerDes 標準，如移動產業處理器接口（MIPI）A-PHY 和汽車 SerDes 聯盟（ASA），成為許多芯片供應商的關注重點。市場競爭將會推動成本降低，同時還會創造出更多專用功能。業界希望在整個生態系統中建立標準化的測試方法，以滿足互操作性要求。對于實施者和測試供應商來說，這樣可以統一對芯片供應商、一級供應商和原始設備制造商（OEM）的要求。統一測試要求有助于芯片供應商、一級供應商和 OEM 加快產品開發速度，降低成本并提高與其他商用器件的互操作性。圖 2 顯示了車載顯示器的使用場景。圖片來自MIPI 聯盟，參考了新發布的 A-PHY 標準。

下一代 SerDes 的一些功能（包括協議隧道和自適應功能）支持未來面向服務的體系結構，使新興的SerDes標準能夠通過菊花鏈式鏈路將傳統的汽車協議轉發到相應的 ECU 或橋接器件。如果主鏈路發生故障，數據流復制功能允許安全關鍵型系統進行自我復制。菊花鏈使多個 SerDes 端口可以背對背連接，先將數據聚合到鏈路上，再傳送至 ECU。最后，下一代 SerDes 提供了符合 ISO 26262 的端到端保護機制， 可確保功能的安全性。

這些功能在開發下一代 ADAS/AV 汽車時深受歡迎。當然，工程師仍然需要克服許多挑戰，包括不同的介質相關接口（MDI）電纜和連接器、網絡安全、與其他供應商產品的互操作性，以及在 PAM-N 網絡的發射機測試中確保線性度和 PSD 等技術問題。工程師還需要驗證接收機抵抗電磁干擾（EMI）的能力，以確保它可以在惡劣的汽車環境中正常運行。這種復雜的測量需要向 SerDes 接收機中注入預定義且經過校準的噪聲電平，同時監測其在可接受的誤差限制內對符號進行計時的能力。

1.物理層測試

互操作性是一個極其重要的問題。收發信機是非常靈敏的器件，工程師必須測試它在極其惡劣的汽車環境中能否保持正常運行，不受高溫、振動、靜電放電（ESD）和電磁干擾（EMI）等條件的影響。

我們將測試分為三個不同的領域。傳輸測試旨在確保發送的信號符合預期。接收機功能測試旨在確定您的器件（網關、模塊、交換機或 PHY）接收正確信號的可靠性。最后是鏈路測試，旨在驗證收發信機之間無源互連的性能。物理層驗證包括所有這三種測試。所有這些測試的目的是確保來自不同供應商的器件保持互操作性。一輛汽車可能有 100 多家零部件供應商，還需要遵守多個標準組織制定的規范。這些應用軟件可以根據現有標準對車載器件進行評測，確保實現良好的數據完整性。

2.傳輸測試

就發射機而言，我們希望確保信號特性良好。因此，我們使用一個工具充當接收機——在本例中為示波器。將被測設備（DUT）設置為一系列已知狀態，而接收機確定信號是“有效的”。

圖 3. 汽車倒車影像視圖，顯示傳輸中存在間隙圖 3 是含有線條的倒車影像示例。這些線條表示傳輸過程中存在間隙，即丟失了數據包。我們仍然可以看到一兩個圖像，但當有兒童在汽車后面時，我們絕對不希望屏幕閃爍變黑。不同的供應商分別負責制造攝像頭、電纜、用于路由信號的開關、用于處理數據的 GPU 或 ECU，以及制動器。供應商必須共同合作，因此互操作性至關重要。此外，新興標準的數據速率比 CAN 快 100 倍到 1000 倍，而且信號速度越快，傳輸系統就越復雜。調制類型也變得越來越復雜。CAN 等傳統標準使用的是 NRZ 或 PAM-2，而車載以太網和汽車 SerDes 則使用 PAM-3 或 PAM-4。因此，這些發射機測試還需要檢查數據完整性，其中包括：

? 抖動測試，因為時鐘錯誤可能會導致發射機出現抖動。

? 功率譜密度可以表征一定頻率范圍內的噪聲（使用快速傅立葉變換（FFT）或頻譜分析儀），因為 PCB 走線在高頻狀態下可變成天線。

? 線性測試可表征由反射引起的失真，這些失真會導致發射機誤碼和比特誤碼。

3.通道測試

連接這些器件的電纜、連接器、夾具或線束稱為鏈路或通道。

矢量網絡分析儀（VNA）可以表征通道對信號的影響，確保在發射機和接收機之間保持良好的信號完整性。考慮到在惡劣的汽車環境中包含大量電纜，如果您需要預測通道在車輛中的性能表現，必須嚴密監控阻抗隨頻率的變化。一個鏈路段由電纜、內聯連接器以及兩端相配套的連接器組成。最終，線束負責傳輸控制數據和靜荷數 據，并為遠程傳感器提供直流電源。SerDes 鏈路的通道表征包括時域和頻域分析。工程師需要查看線纜連接系統、MDI、夾具和測試系統要求。目前還沒有針對 MDI 連接器的統一標準，但已經出臺了一些嚴格的規范，這有助于減少 MDI 和電纜之間的相互作用。圖4 是一個 H-MTD 連接器示例，這個連接器可用于多千兆車載以太網，也可用于新興 的 SerDes 標準。

圖 4. 配有 H-MTD 和 SMA 接口的 MDI 連接器示例我們在進行通道測試時，需要查看是否有以下錯誤：? 阻抗失配? 信號失真或缺陷? 電纜之間的串擾

4.接收機測試

接收機負責解碼通過鏈路發送的數據，然后將其傳送給 ECU 或顯示設備做進一步處理。接收機一旦出現誤碼，會導致來自安全關鍵型傳感器（如攝像頭、雷達和激光雷達）的數據丟失或損壞。傳統的接收機功能越來越不適應 PAM-4 等復雜的調制方案，特別是通過長信道傳輸信號、受到多種噪聲源同時干擾的情況。為了表征接收機的性能，工程師必須測量其在受到多個噪聲源干擾時的誤碼水平，包括：? 窄帶干擾? 大電流注入 ? 在線瞬變? 線外串擾測量系統可以包括噪聲源、放大器和耦合電路，以便向有源 SerDes 鏈路注入精確的噪聲電平。接收機必須在受到噪聲干擾的情況下也能正確解釋符號。接收機測試的重點在于，確保接收機在受到干擾時仍能保持較低的比特誤碼率（BER）。

5.未來預測

未來汽車將會配備更多的攝像頭、連接和傳感器，它們將更準確、更輕盈、更安全。毫無疑問，要應對這些挑戰，必須在汽車中部署一個車載網絡。這些車載網絡必須具有良好的互操作性，安全可靠。

內容來源：是德科技
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審核編輯 黃宇