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汽车芯片漫谈之Serdes芯片与测试

发布时间: 2024-08-02 15:40:36 浏览数:

汽车芯片漫谈之Serdes芯片与测试


车载Serdes芯片的重要性
 
       汽车智能驾驶时代,特别是辅助驾驶/自动驾驶的普及,环境感知已成为汽车行业中一个新兴的关键技术领域,车载摄像头的数量、分辨率快速增加;大量数据需要高速率、高宽带的传输,使得高性能车载Serdes芯片成为核心零部件之一,如下图是自动驾驶架构框图,Serdes/MIPI A-PHY承担了自动驾驶ADAS芯片与摄像头之间的高速数据互联。

图:ADAS系统与摄像头互联示意图
       目前,从车载摄像头到车载显示器、ADAS域控制器、座舱域控制器等都在使用车载通信Serdes芯片,以实现视频信号和实时数据传输。
 
车载Serdes主流技术标准概况
 
       目前车载Serdes的标准众多,私有协议包括TI德州仪器的FPD-Link标准,ADI(美信)的GMSL,Inova Semiconductors的APIX,以及罗姆的Clockless Link等。
 
       公开标准目前主要是3个,MIPI A-PHY和ASA,以及中国的HSMT标准。
 
       
MIPI A-PHY的阵营的参与者包括宝马、丰田、博世、电装、采埃孚、英特尔、微软、松下、高通等。2018年,MIPI AWG(Automotive Working Group)成立,旨在引入名为MASS(MIPI Automotive SERDES Standard)的通用通信框架铺平道路。2021年,MIPI联盟最近发布了MIPI A-PHY v1.0,这是第一个汽车长距离串行器/解串器(Serdes)物理层接口规范。
 
       目前MIPI A-PHY的最新标准版本是MIPI A-PHY® v1.1.1 (May 2023)。

 
MIPI A-PHY CTS V1.0标准解读
 
       高级驾驶辅助系统(ADAS)的首要目标,是确保车内驾乘人员和周边行人的安全。只有在接收机以合格的比特误码率运行时,子系统才能正常工作。值得注意的是,接收机测试已经纳入MIPI A-PHY所涉各种相关规范的合规性测试规范(CTS)。在测试Serdes物理层(PHY)信号时,了解它以什么方式发送消息,然后在另一端以什么方式接收消息至关重要。基于最新的CTS v1.0,我们可以涵盖整个物理层测试一致性测试,首先是信号完整性测试,目的是消除来自其他源头的失真、反射、衰减和/或耦合噪声。其次,要在更高层级验证被测器件(DUT)的功能以 及 PHY与 ECU之间的信号传输,了解信号传输是否划分了正确的优先级。最后,您需要将DUT放到一系列压力环境中,并识别它在哪个阶段发生故障,这对整个系统的测试都至关重要。
 

Serdes/A-PHY 测试概览与关键
 

        Serdes芯片的测试,一般可以归纳为:发射机测试,接收机测试与链路测试3类,下面我们分别就几类测试与关键的测试点,做一个详细的介绍。
 
Serdes/A-PHY发射机测试
 
       Serdes/A-PHY的发射机Tx测试,主要利用示波器配合是德科技的专有软件完成,如下图是一个典型的差分SMA连接的发射机测试框图
 
图:差分连接的发射机Tx测试框图
 
       采用UXR系列示波器作为信号接收,以得到优异的底噪和抖动性能,配合Keysight AE2010T 汽车 Serdes 发射机测试应用软件,测试时能够自动配置示波器,并提供详尽的测试结果,其中包含裕量和统计分析结果,一般的测试项如下:
 

图:MIPI A-PHY 1.0 CTS 第 0.9 版测试项
 
 图:ASA 1.1 CTS 第0.2版测试项

图:GMSL2测试项
发射机测试关键测试点包括:
 
可以执行基于Serdes协议(含 MIPI A-PHY和 ASA)的验证测试,以及如下的测试项
 
• 频率
 
• 失真
 
• 抖动
 
• 压降
 
• MDI回波损耗
 
       详细的内容,可以参考文末的资料下载内容,发射机测试部分。
 

Serdes/A-PHY接收机测试
       
       Serdes/A-PHY的接收机Rx测试,相对比较复杂,需要借助高速任意波形发生器来完成,测试项也相对较多,如下是一个典型的Rx测试框图,借助M8195A任意波形发生器,产生带压力的信号,通过AE2090B夹具加噪声,控制软件AE2010R单独在PC上运行。

 
图:接收机Rx测试框图
 
关键测试点包括
 
       接收机负责解码通过链路发送的数据,然后将其传送给 ECU 或显示设备做进一步处理。接收机一旦出现误码,会导致来自安全关键型传感器(如摄像头、雷达和激光雷达)的数据丢失或损坏。
 
       传统的接收机功能越来越不适应 PAM-4 等复杂的调制方案,特别是通过长信道传输信号、受到多种噪声源同时干扰的情况。为了表征接收机的性能,工程师必须测量其在受到多个噪声源干扰时的误码水平,包括:
 
• 窄带干扰
 
• 大电流注入
 
• 在线瞬变
 
• 线外串扰
 
       测量系统可以包括噪声源、放大器和耦合电路,以便向有源 Serdes 链路注入精确的噪声电平。接收机必须在受到噪声干扰的情况下也能正确解释符号。接收机测试的重点在于,确保接收机在受到干扰时仍能保持较低的比特误码率(BER)。

 
Serdes/A-PHY链路测试
 

        Serdes的链路测试包括了连接器,电缆,转接头等的测试,通常是用网络分析仪配合一系列的转接头等来完成,下图是典型的Serdes传输通道示意图:
 
图:Serdes/MIPI A-PHY传输通道示意图
 
       可以看到,不同的ECU之间,通过高速的电缆连接,而不同厂家可以采用不同的转接和电缆的标准,链路测试需要全面的评测端到端的链路性能,符合Serdes/MIPI A-PHY的标准要求。
 
       链路测试,可以采用AE2000L链路一致性测试系统来完成,可以根据需求来需求来选择不同类型的网络仪,包括高性能的ENA系列,多端口的PXI模块以及高性价比的USB网络分析仪组建测试系统,配合AE2010L自动化测试软件,能够很容易的完成链路测试从校准到报告输出的过程

 
 
关键测试点包括:
 
       Serdes 链路的通道表征包括时域和频域分析。工程师需要查看线缆连接系统、MDI、夹具和测试系统要求。目前还没有针对 MDI 连接器的统一标准,但已经出台了一些严格的规范,这有助于减少 MDI 和电缆之间的相互作用。
 
       我们在进行通道测试时,需要查看是否有以下错误:
 
• 阻抗失配
 
• 信号失真或缺陷
 
• 电缆之间的串扰


文源:是德科技