車載以太網Link-up Time測試方法

常君　葉丹　王寅冬　拜文娟

【摘? 要】Link-up Time（連接時間）測試是車載以太網物理層測試中的一項，目的是考驗接口在一定時間內快速建立起連接的能力，確保接口芯片能夠快速響應通信。本文結合實際項目給出了Link-up Time測試的原理、方法和詳細過程，為行業測試提供參考。

【關鍵詞】車載以太網；物理層測試；工作模式

中圖分類號：U463.6? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）08-0075-02

Test Method for Link-up Time of Automotive Ethernet

CHANG Jun，YE Dan，WANG Yin-dong，BAI Wen-juan

（Dalian Neusoft Smart Go Co.，Ltd.，Dalian 116085，China）

【Abstract】Link-up Time test is one of the automotive Ethernet physical layer test items. It aims to examine the interface's ability of establishing connection of within a defined period，so as to ensure that the chip can respond to communication request rapidly. This article elaborates the theory，method and process of link-up time test based on a practical project，and provides useful reference to the sector.

【Key words】automotive Ethernet；physical layer test；working mode

車載以太網泛指任何用于車用系統的以太網網絡方案，是汽車局域網總線技術發展的新興領域，應用越來越廣泛。車載以太網采用單對非屏蔽雙絞線，可實現全雙工100Mb／s甚至1Gb/s速度等級的傳輸，相比傳統的以太網，能夠更加適應車輛環境，滿足汽車行業對高可靠性、低電磁輻射、低功耗、高帶寬分配、低延遲以及同步實時性等方面的要求。采用車載以太網技術，不僅能夠減少車內線束的質量、布線的復雜度，同時也能對車輛的性能進行提升，例如其高帶寬能有效滿足車聯網的實時交通信息、娛樂信息傳輸、智能駕駛傳感器大量的數據傳輸需求，為用戶帶來更好的體驗感受。

為了保證車載以太網在應用過程中的可靠性與安全性，需要對其開展測試工作。車載以太網分為7層，物理層是OSI 7層模型的最底層。針對物理層測試，主要參照由單線對以太網聯盟（One-pair Ethernet Alliance，OPEN）制定的汽車以太網控制器測試規范TC8。該規范對汽車以太網各層測試給出了建議性的測試項與測試要求，其中物理層的測試相關內容主要分為IOP （Interoperability Tests）測試和PMA（Physical Medium Attachment）測試，Link-up Time（連接時間）即是IOP其中一項。車載以太網主要通過PHY（Physical）芯片來完成以太網數據幀（Frame）的收發控制、連接建立等功能，因此測試也是圍繞PHY芯片的操作來展開。

1? 測試原理

物理層測試的目的是為了保證車載以太網端口能夠快速響應互連互通性能，檢測發送器和接收器發送或接收信號是否符合汽車通信標準。為了測試DUT（被測設備）與連接系統建立連接的時間，判斷該時間是否在給定的時間范圍內，需要測試Link-up Time（連接時間）項目，測試可分為上電模式（Power on）和喚醒模式（Wake up）兩種，以下分別進行詳細敘述。

1.1? 上電模式（Power on）

上電模式主要測試PHY芯片從復位后一直到能夠連接成功的時間，要求DUT程序能夠穩定工作，并且上電后能自動進入正常工作模式。從PHY_RESET ON→PHY_LINK_UP的時間可通過此芯片的兩個引腳用示波器捕獲，但是在正式測試時是對整機測試，不會單獨從DUT（被測設備）內部引出PHY_RESET引線供測試，因此只能通過間接方式來進行。通常，檢測機構會測試BATT/ACC同時ON→PHY_LINK UP的時間T3，而從BATT/ACC同時ON→PHY_RESET ON的時間T1需要提前通過示波器方式測試出，輸出給檢測機構，這樣PHY_RESET ON→PHY_LINK_UP的時間就可以通過公式T2=T3-T1計算得出。當PHY_LINK UP成功時，PHY_LED端子的狀態會有變化，可以通過此端子變化來確認連接是否成功。上電模式時序圖參見圖1。在測試前，對T1的時間要提前測試好，并且要求非常精準，并提前輸入給檢測機構。正式測試時會測試100次，取平均值。測試標準依據TC8 SPEC V2.0 PASS標準，其結果要符合10ms

1.2? 喚醒模式（Wake up）

喚醒模式主要測試PHY芯片從收到喚醒信號后一直到能夠連接成功的時間。要求DUT（被測設備）程序能夠穩定工作，并且上電后能自動進入待機狀態，當芯片收到喚醒源時，能立即進入工作連接狀態。從PHY_WAKE→PHY_LINK_UP的時間可通過芯片引腳可獲得，但是在正式測試時是對整機測試，不會單獨從DUT（被測設備）內部引出PHY_WAKE引線供測試，因此也是通過間接方式來進行。在測試時，DUT是持續供電BATT的，整機的喚醒源是ACC，通過內部轉換電路輸入PHY芯片的喚醒引腳，當ACC 由OFF→ON時，通常測試系統會測試出ACC ON→PHY_LINK UP的時間T3，而ACC同時ON→PHY_WAKE的時間T1需要提前通過示波器方式測試出，輸出給檢測機構，這樣從PHY_WAKE→PHY_LINK_UP的時間就可以通過公式T2=T3-T1計算得出。當PHY_LINK UP成功時，PHY_LED端子的狀態會有變化，通過此端子變化確認是否連接成功。喚醒模式時序圖參見圖2。同樣，在測試前，對T1的時間要提前測試好，并且要求非常精準，輸入給檢測機構。在正式測試時會測試100次，取平均值。測試標準依據TC8 SPEC V2.0 PASS標準，其結果也要符合10ms

2? 測試過程

在具體測試過程中，需要確認以下幾個狀態。

2.1? 狀態確認

1）主從模式：在車載以太網中連接的2個節點必須一個是主（Master），另一個是從（Slave），針對DUT的PHY接口測試，要求DUT配置成從模式。

2）軟件狀態：要求在上電模式下，DUT得電BATT/ACC后，能立即啟動，無需其他外部喚醒源參與；在喚醒模式下，當ACC失電后，能進入休眠模式，并記錄下休眠電流。

3）關于T1測量：在兩種模式下的T1時間需要提前測量出來，并提供給檢測機構，例如本案例中喚醒模式T1為10414ms，上電模式T1為95ms。

2.2? 環境搭建

1）DUT設備需要引出BATT、ACC、GND以及PHY接口的TBC+/-接線，與測試系統一一對接，要保證PHY接口的TBC+/-接線線長盡可能短。測試接線圖可參照圖3。

2.3? 執行測試

設備環境搭建后，對測試系統的配置主要參數是兩種狀態下的T1時間和休眠時的暗電流，在執行上電模式測試時，檢測系統會對DUT進行多次上、下電操作，計算DUT與測試系統建立連接所需要的時間；在執行喚醒模式時，對DUT也是進行多次喚醒、睡眠操作，計算DUT與測試系統建立連接所需要的時間，并自動減去輸入的時間參數T1。當測試結束后會生成測試結論報告。

例如：圖4為上電模式測試時間結論圖，最小數值為10462.03ms，最大數值為10478.18ms，當減去10414ms時，結論為48～64ms，符合10～100ms范圍；圖5為喚醒模式測試時間結論圖，最小數值為128.59ms，最大數值為164.51ms，當減去95ms時，結論為33～69ms，符合10～100ms范圍，滿足物理層接口標準要求。

3? 結束語

通過以上測試，對車載以太網Link-up Time（連接時間）的測試原理和過程有了一定的認識和了解。在產品開發階段可以提前對物理層測試進行摸底，確認PHY接口的PCB設計、布局、阻抗匹配等參數是否合理，對發現的問題應立即整改，為后續正式測試一次性通過提供有力幫助。

隨著汽車銷量的增加，對車載以太網更需要完備的測試，才能提高汽車的品質、可靠性以及安全性，才能推動汽車向智能化和網聯化快速前進。

參考文獻：

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（編輯? 凌? 波）

作者簡介

常君（1975—），男，硬件經理，高級工程師，現從事車載電子T-Box設計方向的研究工作。