Rundum-Analyse verkürzt die Fehlersuche Oszilloskope zur Fehlersuche in Automotive-Ethernet-Netzwerken

Steuergeräte mit Automotive-Ethernet-Protokollinhalten hilft im Fehlerfall mit der Ursachenanalyse.
Steuergeräte mit Automotive-Ethernet-Protokollinhalten hilft im Fehlerfall mit der Ursachenanalyse.

Entwickler von ECUs mit Automotive-Ethernet-Schnittstelle müssen die fehlerfreie Funktion ihrer Geräte testen. Wenn Probleme bei der Signalübertragung auftreten, reicht eine reine Ethernet-Protokollanalyse nicht aus. Helfen soll die Trigger- und Dekodierlösung für Oszilloskope von Rohde & Schwarz.

Automotive Ethernet setzt sich als schnelles Bussystem in Fahrzeugen unter anderem für Fahrerassistenz- und Infotainment-Systeme zunehmend durch. Die Automobilindustrie hat hierzu die Ethernet-Schnittstelle 100BASE-T1 entwickelt, die auf der BroadR-Reach-Technologie basiert und von der IEEE-Arbeitsgruppe 802.3bw standardisiert wurde. 100BASE-T1 nutzt eine Vollduplex-Ethernet-Kommunikation über ein ungeschirmtes, verdrilltes Adernpaar (Twisted-pair-Ethernet). Die 100BASE-T1-Signale sind PAM-3-moduliert mit Pegeln des differenziellen Signals zwischen -1 V und +1 V. Die Datenrate ist mit 100 Mbit/s deutlich höher als bei traditionellen Bussystemen wie dem CAN-Bus.

Die 100BASE-T1-Signale werden vom Transmitter im Frequenzgang angepasst, um eine zuverlässige Übertragung bei minimaler Hochfrequenz-Abstrahlung über das ungeschirmte Kabel sicherzustellen. Hierfür sieht der 100BASE-T1-Standard zwingend einen Equalizer im Transmitter vor. Beim Verbindungsaufbau vermessen die 100BASE-T1-Phy-Chips den Frequenzgang des Kabels.

Für die folgende Datenübertragung vorverzerren die Equalizer die Signale, um eine zuverlässige Signalübertragung bei gleichzeitig minimaler Abstrahlung über das Kabel zu erzielen. Im Vergleich zum Standard Ethernet 100BASE-Tx (Bild 1a), das ohne Equalizer arbeitet, sind die Signale des 100BASE-T1-Systems durch die Vorverzerrung stark verzerrt (Bild 1b). Daher kann der Entwickler die Signalqualität nicht mehr ausschließlich durch Ana¬lyse der Pegel der elektrischen Bussignale beurteilen.

Test von Automotive-Ethernet-Schnittstellen

In der IEEE sind die Eigenschaften der 100BASE-T1-Schnittstellen spezifiziert. Mit dem standardisierten Konformitätstest vermisst der Entwickler die elektrischen Eigenschaften der Schnittstelle mithilfe von Oszilloskop und Netzwerkanalysator im Labor. Die korrekte Kommunikation des Steuergeräts wird üblicherweise mit einem Ethernet-Protokollanalyse-Werkzeug wie Vector CANoe oder Wireshark überprüft. Diese zeichnen den kompletten Ethernet-Datenverkehr auf und bieten damit umfangreiche Analysemöglichkeiten. Übertragungsfehler zeigen sich jedoch lediglich als Telegrammfehler und erlauben keine tiefergehende Analyse der Fehlerursache. Dafür kommt in der Regel ein Oszilloskop mit einer entsprechenden Trigger- und Dekodier-Lösung zum Einsatz.

Mit der neuen Trigger- und Dekodier-Lösung für den 100BASE-T1-Bus von Rohde & Schwarz kann ein Entwickler von Steuergeräten jetzt erstmals direkt die elektrischen Signale mit dem übertragenen Telegramminhalt korrelieren und analysieren. Die Fehlersuche, zum Beispiel von Störungen auf dem Bus, wird damit bei Automotive Ethernet ähnlich einfach wie beim traditionellen CAN-Bus, für den es ebenso leistungsfähige Trigger- und Dekodieroptionen gibt.

Die notwendige Oszilloskop-Ausstattung
Oszilloskop: R&S RTO2004 (4 Kanäle, ≥ 600 MHz Bandbreite) oder R&S RTE1054 (4 Kanäle, ≥ 500 MHz Bandbreite)
R&S RTE-TDBNDL für die serielle Trigger- und Dekodier-Funktionalität
R&S RTO-K57 oder R&S RTE-K57 für die Unterstützung von 100Base-T1
Ethernet Probing Fixture R&S RT-ZF5 zur Kanalseparierung
Auch wichtig:
R&S RTO-K24 100Base-T1 Compliance Test Option
R&S RTO-K87 10000Base-T1 Compliance Test Option