Einfluss der Pinbelegung auf Symmetrie und Störabstrahlung

EMV-Untersuchungen an einem FlexRay-Steckermodell

2. Dezember 2008, 14:22 Uhr | Dr. Lorena Diaz Ortega und Prof. Dr. Karl Heinz Kraft
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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

„Mixed-Mode-Streuparameter“

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Bild 1. Das Programmpaket Platform Express sorgt für eine schnelle Erfassung der Schaltung und erzeugt Verifikations-umgebungen für ARM-Plattform-SoCs. Außerdem beschleunigt es die Eingabe von Änderungen und die erneute Generierung der Verifikationsu

Die „Mixed-Mode-Streuparameter“ erlauben eine Charakterisierung des EMV-Verhaltens des FlexRay-Steckers im Frequenzbereich. In diesem Fall ergibt sich eine Kombination zwischen Gegentakt- und Gleichtaktwelle zur Messung der Streuparameter. Hiermit kann das gekoppelte System durch die Streumatrix analysiert werden (common mode, differential mode):

Die Indices bei S haben die folgenden Bedeutungen: Mout: gemessener Betriebsmodus am logischen Ausgang; Min: erregter Betriebsmodus am logischen Eingang; Pout: logisches Ausgangstor; Pin: logisches Eingangstor.

Designeingabe und Ausarbeitung mit Platform Express

Werden Designänderungen mit Hilfe der intuitiven Bedienoberfläche von Platform Express vorgenommen, wird die Verifikationsumgebung automatisch erneut erzeugt. Das Tool erstellt ein Blockdiagramm des Systems, wobei die verschiedenen ARM-Cores und der oder die AMBA-Busse durch eigene Blöcke repräsentiert werden.

Zu dieser Untersuchung sind insbesondere die Parameter Scd21, Sdd21 und Sdd11 zu berücksichtigen. Scd21 zeigt die Symmetrie des Steckers bei einer Gegentakterregung des logischen Ports 1 und die gemessene gekoppelte Gleichtaktwelle im Port 2. Die Parameter Sdd21 und Sdd11 entsprechen dem Transmissionsfaktor und dem Reflexionsfaktor des Steckers im Gegentaktbetrieb. Um diese Größen zu bestimmen, wird ein 4-Port-Netzwerkanalysator verwendet. Zur Überprüfung der Feldsimulationsergebnisse und der Ersatzschaltung des Steckers werden die entsprechenden S-Parameter mit den Messungen verglichen. Um die S-Parameter des Steckers darzustellen, gelten die folgenden Gleichungen:

Die Schaltungseingabe eines SoC mit Platform Express erfolgt in vier Schritten: Selektion des IP, Konfiguration des Designs, Instanziierung des Designs und Erzeugung des kompletten SoC.

  • Selektion des IP: Begonnen wird mit der Selektion des gewünschten ARM-Cores aus einem Auswahlmenü, das Prozessoren, Speicher und Peripheriekomponenten umfasst.
  • Konfiguration des Designs: Anschließend erfolgt die Konfiguration der ausgewählten Komponenten mit Hilfe eines Pop-up-Fensters. Dabei werden die Parameter so eingestellt, wie es für das Target-Design erforderlich ist.
  • Instanziierung des Designs: Als nächstes werden die selektierten Komponenten durch deren Platzierung im grafischen Editor von Platform Express instanziiert. AMBA-Busse verbinden die verschiedenen, innerhalb von Platform Express instanziierten Komponenten. Auf diese Weise ist automatisch für eine funktionierende Verbindung zwischen den unterschiedlichen Silizium-IP-Blöcken gesorgt. Platform Express stellt auch Informationen zur Memory-Map zur Verfügung, die die Belegung des Adressraums beschreiben.
  • Erzeugung des kompletten SoC: Platform Express erzeugt automatisch das Systemdesign zusammen mit den Software-Treibern und der Stimuli für die Verifikation des Designs, erzeugt die entsprechenden Scripts und ruft anschlie-ßend die Verifikationstools auf.

Designer können Platform-Express-Funktionen für mehrere Verifikationsaufgaben verwenden:

  • Durchführung einer RTL-Hardware-Verifikation mit Hilfe eines HDL-Simulators wie ModelSim: Platform Express generiert das relevante ModelSim-Setup und die zugehörigen Waveform-Anzeigen.
  • Erzeugung von Treibern und Hardware-Diagnose-Software: Platform Express führt den Diagnose-Code aller Peripherie- und Speicherkomponenten des Designs in ein einziges C-Code-Programm zusammen, das auf der System-Hardware ausgeführt werden kann. Dieses kann dann für die Verifikation mit Hilfe des XRAY-Debuggers von Mentor ausgeführt werden.
  • Vorbereitung des Designs für die Ausführung auf dem Hardware/Software-Co-Verifikationswerkzeug Seamless von Mentor.

Als Resultat ergibt sich eine gute Überreinstimmung zwischen der Feldberechnung (MoM), der Schaltungssimulation (P-Spice) und den Messungen (Bild 6).

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Bild 2. Nach der Eingabe bzw. Modifizierung des Embedded-Systems kann der Entwickler mit der Hardware/Software-Co-Verifikationsumgebung Seamless bereits vor dem Vorliegen eines physikalischen Musters einen virtuellen Prototyp der ARM-Plattform erstel
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Bild 6. Vergleich zwischen den MoM-Simulationsergebnissen, der Schaltungssimulation und der Messung der Streuparameter Scd21, Sdd21 und Sdd11 bei Variante A.

  1. EMV-Untersuchungen an einem FlexRay-Steckermodell
  2. „Mixed-Mode-Streuparameter“
  3. Verifikation und Analyse des Designs mit Seamless
  4. Als Gantt- oder als Balkendiagramm darstellbar
  5. Literatur
  6. Modellierung der Schaltung

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