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Ethernet
automobile
Les véhicules d’aujourd’hui génèrent et transmettent de grandes quantités de données pour mettre en œuvre des systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS), des diagnostics embarqués, des caméras et capteurs, des systèmes d’infodivertissement embarqués et des systèmes de sécurité intelligents. Ces réseaux embarqués nécessitent des vitesses beaucoup plus rapides que celles qui étaient possibles jusque-là avec des bus comme les réseaux CAN/CAN-FD, LIN, FlexRay, SENT, PSI5 et CXPI.
D’autre part, la nécessité d’une intégration accrue entre les différents sous-systèmes du véhicule entraîne des changements architecturaux majeurs, mettant l'accent sur des architectures évolutives et des topologies complexes, avec notamment des passerelles connectées à un backbone.
Outre les exigences techniques, ces réseaux embarqués doivent être légers, rentables, et fonctionner dans des conditions difficiles et sur de larges plages de températures. Ils doivent également être extrêmement fiables, en particulier en ce qui concerne les systèmes conçus pour protéger les passagers.
Et l'Ethernet automobile répond à toutes ces exigences.
Avantages de l’Ethernet automobile
L'Ethernet automobile est une option économique et légère capable de transmettre des données à des vitesses de 100 à 150 Mbit/s. Il s'agit d'une technologie éprouvée qui répond aux besoins du secteur aussi bien en matière de capacité que d'intégration. Contrairement à l'Ethernet non automobile, l'Ethernet pour l'automobile utilise un câblage à paire torsadée simple non blindée spécialement conçu pour réduire le poids et le coût, et utilise la modulation PAM3/PAM4 pour obtenir des débits de données élevés et une grande fiabilité. Si les réseaux CAN, CAN-FD, LIN et d’autres pourront rester pertinents dans un avenir proche, l’Ethernet automobile permet de transporter des données environ 100 fois plus rapidement qu’un bus CAN et sera mieux adapté pour répondre aux besoins des futurs réseaux automobiles.
Normes de l'Ethernet automobile
Avec l'apparition de nouvelles applications pour l'Ethernet automobile, et des vitesses toujours plus importantes, les organisations de normalisation publient de nouvelles exigences en matière de tests et de conformité que les constructeurs automobiles et leurs fournisseurs doivent respecter.
L'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) a créé les normes Ethernet IP 100BASE-T1 (P802.3bw), Multigigabit Ethernet (IEEE 802.3ch), 1000BASE-T1 (802.3bp) et 10BASE-T1S (IEEE 802.3cg) pour l'automobile. Plus récemment, l'IEEE a publié la norme Multigigabit Ethernet (IEEE 802.3ch), capable de fonctionner à 2,5 Gbit/s, 5 Gbit/s et 10 Gbit/s avec le schéma d'encodage PAM4.
Pour garantir l’interopérabilité des équipements matériels, ainsi que la sécurité et la fiabilité du fonctionnement du véhicule dans divers environnements et conditions de conduite, des contraintes strictes ont été définies pour les niveaux de signal, le bruit et les caractéristiques d’horloge. Les techniques de test spécifiées par ces normes, bien que largement utilisées pour les réseaux Ethernet stationnaires, ont engendré de nouvelles problématiques de conception pour les ingénieurs automobiles, habitués à travailler avec des bus série plus lents de type CAN et LIN.
Tektronix dispose d'une vaste expérience dans la prise en charge de la mise en œuvre et du dépannage de la conception série haute vitesse, ainsi que de différents instruments et solutions pour aider les ingénieurs à tester et valider leur conception, et à s’assurer qu’elle est conforme aux normes.
Valider votre conception Ethernet automobile
Une fois que vous avez créé un prototype de périphérique réseau, vous devez tester son intégration avec le système et la caractériser afin de vous assurer qu’elle est conforme aux spécifications.
Les oscilloscopes Tektronix vous offrent une aide précieuse dans la mise en œuvre et la caractérisation de vos conceptions d’Ethernet automobile.
- Une caractérisation complète dans différents scénarios d’utilisation à l’aide d’outils d’analyse et de mesure avancés
- Les mesures automatisées, notamment les mesures d’amplitude et de temps, ainsi que les analyses statistiques et les histogrammes, constituent un bon point de départ pour contrôler la qualité du signal.
- Les diagrammes de l’œil sont le moyen le plus rapide d’étudier les signaux PAM3 à la recherche de problèmes de bruit et d’intégrité du signal.
- Les outils d’analyse de la gigue fournissent des profils complets de gigue d’horloge maître/esclave, avec notamment des mesures d’erreur d’intervalle de temps (TIE, Time Interval Error), cycle-à-cycle et Rj/Dj, et isolent la source potentielle des erreurs.
Les diagrammes de l’œil constituent le meilleur moyen de visualiser les signaux PAM3 complexes.
Accélérer le débogage et la résolution des problèmes de votre conception Ethernet automobile
Il faut s’attendre à ce que les composants et les systèmes des réseaux complexes présentent parfois des défaillances, exigeant un débogage rapide pour identifier la cause première du problème. L’horloge intégrée et les débits élevés de l’Ethernet automobile sont sensibles aux variations de bruit et de puissance.
Les ingénieurs, pourtant habitués à évaluer les signaux dans le cadre de leur procédure de résolution des problèmes, trouvent souvent plus difficile de déboguer les signaux PAM3. En outre, l’Ethernet automobile étant un bus bidirectionnel, il peut être plus difficile de capturer exactement le signal intéressant.
Les oscilloscopes Tektronix configurés avec un logiciel d’analyse avancé offrent les outils nécessaires pour résoudre les problèmes de façon rapide et efficace, lorsque des spécifications ne sont pas respectées.
- Les mesures TIE et les histogrammes pour résoudre les problèmes de récupération d’horloge
- Les diagrammes de l’œil pour évaluer rapidement des signaux PAM3
- Une analyse avancée de la gigue pour identifier les sources de bruit en déterminant si la gigue est aléatoire ou déterministe
- Une fonctionnalité de déclenchement étendue
- Une analyse FFT pour isoler les sources d’interférence
Résoudre les problèmes des systèmes complexes exige des mesures multi-voie et des outils d’intégrité du signal efficaces, avec notamment une analyse FFT et de la gigue.
Les tests automatisés tels que ce test de densité spectrale de puissance valident la conformité vis-à-vis de la norme souhaitée, en comparant les résultats aux limites de test établies.
Ayez l'assurance que vos conceptions sont conformes
Avec une meilleure intégration des sous-systèmes dans les environnements en réseau, les ingénieurs doivent obtenir une preuve vérifiable et objective que chaque dispositif est interopérable, et qu’une unité de contrôle électronique (ECU) individuelle communiquera de façon fiable avec une autre ECU. Ces exigences s’étendent également aux tests EMI/CEM et ESD.
Toutefois, l’adoption de technologies série haut débit Mbit/s et Gbit/s, plus complexes, peut être un véritable défi en matière de tests.
Tektronix aide depuis de nombreuses années à la réalisation de tests de conformité haute vitesse et met aujourd’hui en œuvre cette expertise pour tester les nouvelles technologies du secteur automobile. Les solutions de conformité proposées incluent la prise en charge des technologies 100BASE-T1 (802.3bpTM), BroadR-Reach ou 100BASE-T1 (802.3bwTM). La dernière solution de conformité est destinée aux normes Multigigabit Ethernet (IEEE 802.3ch) et 10BASE-T1S (802.3cg). Elles respectent toutes les exigences de test définies par l'OPEN Alliance. Les oscilloscopes et analyseurs de spectre/signal Tektronix peuvent également être utilisés pour les tests ESD et CEM.
Présentation de la séparation de signaux pour les tests Ethernet pour l'automobile
La caractérisation de signaux et le test de protocoles présentent des difficultés diverses, de la conception à la validation en passant par la maintenance. La consultation des données réelles entre l'ECU 1 et l'ECU 2, l'évaluation de l'intégrité des signaux en mode Full Duplex et l'examen des données du protocole au niveau du système sans couper le câble Ethernet automobile compliquent et rallongent le test, tout en induisant des dépenses supplémentaires. La solution de séparation des signaux unique Tektronix qui fait l'objet d'un dépôt de brevet répond aux problématiques que les autres offres disponibles sur le marché ne traitent pas. Elle permet aux clients :
- D'isoler le trafic provenant de l'ECU 1 et de l'ECU 2 en mode Full Duplex, sans couper aucun câble ni modifier le matériel connecté au câble Ethernet automobile
- D'afficher simultanément les données de décodage du protocole de l'ECU 1 et de l'ECU 2
- D'effectuer du décodage de protocole en mode Full Duplex
- Présentation du protocole Ethernet PAM3 pour l'automobile et de la séparation des signaux
- Ethernet pour l'automobile : observez le signal réel
Solutions de tests Ethernet automobile
Le test d'une conception Ethernet automobile requiert souvent d'utiliser un oscilloscope, des sondes appropriées, une source de signal, un logiciel et des adaptateurs de test appropriés. Pour répondre à vos besoins, Tektronix propose une gamme complète de solutions de test qui permettent d'évaluer la qualité et la conformité du signal.
Un logiciel de test automatique peut être installé sur un nouvel instrument, ajouté à un instrument existant ou partagé entre plusieurs oscilloscopes de la même série. Contactez Tektronix pour plus d'informations.
Ressources Ethernet automobile
Instruments de test de l'Ethernet automobile
Vous rencontrez des difficultés dans d’autres applications de voiture connectée ?
FAQ sur l'Ethernet automobile
Pourquoi l'Ethernet est-il utilisé dans le secteur automobile ?
Les véhicules d’aujourd’hui transmettent plus de données que jamais. Ils ont donc besoin de vitesses plus importantes, de meilleures intégrations entre les sous-systèmes et de topologies plus complexes que par le passé. L'Ethernet répond à ces exigences techniques tout en restant rentable et léger, et peut supporter les conditions difficiles dans lesquelles les véhicules fonctionnent.
Quelle est la meilleure solution pour les applications automobiles : CAN ou Ethernet ?
Bien que CAN et Ethernet soient tous deux utilisés dans les applications automobiles, Ethernet s'impose rapidement comme le réseau préféré car il peut fournir des vitesses 100 fois supérieures au CAN. Il permet également davantage d’intégrations entre les sous-systèmes.
Quel est l’avenir des réseaux automobiles ?
Avec les diagnostics, caméras et capteurs embarqués, les systèmes avancés d’aide à la conduite, d’infodivertissement et de sécurité intelligents, les véhicules auront besoin de transférer de plus en plus de données, plus rapidement et de manière plus fiable que jamais. Et l'Ethernet automobile s'impose comme le réseau de choix pour les voitures de demain.