高速數(shù)字化儀和AWG在車輛總線（CAN/LIN/PSI5）測試中的應(yīng)用（一）

引言

模塊化儀器比傳統(tǒng)儀器的尺寸大大減小，適合安裝在電路卡上，同時也可以將多個卡插入具有通用計算機(jī)接口、電源和互連的框架中。模塊化儀器框架包括使用標(biāo)準(zhǔn)PCIe接口的計算機(jī)、PXI測試框架或基于LXI的盒子，工程師通常會使用多個卡并將其配置到測試系統(tǒng)中，系統(tǒng)可能包含多個儀器、具有多個通道的單一儀器類型或兩者的組合。

上圖顯示了配備兩個PCIe模塊化數(shù)字化儀的便攜式計算機(jī)。這種緊湊、獨立的裝置可在車輛內(nèi)使用，允許車輛行駛時進(jìn)行測量?；赑XI的模塊化系統(tǒng)并不具有自主性，他們需要外部顯示器和鍵盤才能工作，但可以在單個機(jī)箱內(nèi)按需配置更多數(shù)量的模塊化儀器?；贚XI的系統(tǒng)（例如德思特數(shù)字化儀和AWG二合一產(chǎn)品）非常適合實驗室安裝和移動使用，通過LAN提供大量通道和連接，以便與筆記本電腦或遠(yuǎn)程控制室監(jiān)測和控制直接連接。

車載電子

車載電子子系統(tǒng)的基礎(chǔ)是微處理器。

這些微處理器與標(biāo)準(zhǔn)微處理器的不同之處在于具有更高的環(huán)境和可靠性標(biāo)準(zhǔn)，以及添加了專用車輛總線和接口（例如CAN、LIN和PSI5）。這些接口允許微處理器與其他處理器、傳感器和執(zhí)行器通信。

控制器局域網(wǎng)或CANbus是此處所示的最復(fù)雜的數(shù)據(jù)總線，也是許多汽車數(shù)據(jù)鏈路的骨干。在其基本形式中，它使用帶有 8 字節(jié)數(shù)據(jù)包的差分信號通過兩線總線以20 kb/s至1 Mb/s的速度交換數(shù)據(jù)。最新版本的CAN靈活數(shù)據(jù)速率 (CAN FD) 將數(shù)據(jù)內(nèi)容擴(kuò)展到以高達(dá)12 Mb/s的速度交換的64字節(jié)數(shù)據(jù)包。

本地互連網(wǎng)絡(luò)或LIN總線是一種成本較低的總線，用于幫助降低非關(guān)鍵應(yīng)用的成本。它使用兩個、四個或八字節(jié)數(shù)據(jù)幀通過單線以高達(dá)20 kb/s的速度運行。

PSI5接口用于將多個傳感器連接到電子控制單元，并已用作安全氣囊和相關(guān)約束系統(tǒng)的主要傳感器通信總線。它是一種兩線總線，使用曼徹斯特編碼，運行速度高達(dá)189 kb/s。

應(yīng)用

最常用的模塊化儀器是數(shù)字化儀。數(shù)字化儀是一種電子采集設(shè)備，它采集模擬波形、采樣并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 將其數(shù)字化，并將數(shù)字化樣本發(fā)送到緩沖區(qū)，以便在計算機(jī)處理之前將其保存。虹科數(shù)字化儀的 ADC分辨率為8至16位，模擬帶寬高達(dá)1.5 GHz，采樣率高達(dá)每秒5 Giga樣本(GS/s)，每卡有1到16個通道?？梢酝蕉鄠€卡，每個系統(tǒng)最多可以有16個卡（或最多256個完全同步的通道）。這些儀器系統(tǒng)可以無限地重新配置，以采集、存儲和測量車載嵌入式系統(tǒng)中的信號。

可以選擇數(shù)字化儀來匹配每個接口以及更常見的處理器和相關(guān)操作的數(shù)據(jù)速率和帶寬要求。

考慮監(jiān)控CANbus接口的任務(wù)。用于此測量的數(shù)字化儀具有遠(yuǎn)程可配置輸入，允許每個通道使用單端或差分輸入。在本例中使用了差分輸入。結(jié)果如上圖所示。該采集結(jié)果使用SBench 6軟件顯示，該軟件允許對接口的物理層進(jìn)行分析?？梢则炞C信號的幅度和時序，以確保符合CANbus標(biāo)準(zhǔn)。

信號幅度的基本測量（包括峰峰值、最大值和最小值）表征了數(shù)據(jù)包。對上升和下降時間進(jìn)行額外的定時測量，以確保總線信號的完整性。

除了物理層之外，虹科數(shù)字化儀還可以與LabVIEW和MATLAB等第三方程序連接，在其中可以解碼波形數(shù)據(jù)并探索協(xié)議層。經(jīng)驗豐富的程序員可以使用Windows和Linux驅(qū)動程序以C、C++、Python或類似語言創(chuàng)建自定義程序，以開發(fā)自定義解碼操作。

模塊化儀器非常適合車輛測試應(yīng)用，它們提供大量分辨率從8位到16位的通道。高達(dá)5 GS/s的采樣率允許選擇與應(yīng)用相匹配的快速或慢速采樣，即使缺少組件，它們也可以進(jìn)行測試。PCIe、PXI或LXI配置的選擇符合便攜式或?qū)嶒炇覝y試的需求