利用眼图测量, 观察汽车区域架构的信号优势
在汽车工业领域,随着电子设备和传感器数量的激增,车内的数据传输需求也日益增长。传统的点对点连接方式由于长距离、高成本以及复杂性问题,已逐渐让位于更智能、安全且可扩展的以太网架构。这种变化催生了一种新的网络架构——区域架构(Zonal Architecture),它不仅优化了成本和功耗,还为车内的数据传输提供了新机遇。区域架构通过将车辆划分为多个功能区域或“区域”,减少了区域内组件之间的距离,从而缩短了连接线缆的长度。相较于传统点对点链接动辄15米的长度,区域间的链接可以控制在5米以内,显著降低了插入损耗和回声效应,这使得信号均衡和回声消除电路的设计变得更加简单。更短的链路不仅降低了信号失真,还减少了回声持续时间,进而简化了回声消除器的复杂度。
- 设计余量提升:由于链路更短,信号质量更高,设计师可以享受更高的设计裕度。
- 使用更经济的电缆:较短的链路允许使用成本更低的电缆,而不牺牲信号完整性。
- 减少物理层(PHY)的功耗和面积:因为信号处理要求降低,物理层电路可以设计得更为节能和紧凑,进而降低了整体的成本和复杂度。
什么是眼图?
眼图(Eye Diagram)是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果,叠加后的图形形状看起来和眼睛很像,故名眼图。眼图包含了丰富的信息,从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响,体现了数字信号整体的特征,从而估计系统优劣程度。
眼图 的 “眼睛” 张开的大小反映着码间串扰的强弱。 “眼睛”张的越大,且眼图越端正,表示码间串扰越小;反之表示码间串扰越大。
眼图原理及眼图作用
眼图实际上就是数字信号的一系列不同二进制码按一定的规律在示波器屏幕上累积后的显示,简单地说,由于示波器具有余辉功能,只要将捕获的所有波形按每三个比特分别地叠加累积,从而就形成了眼图。
眼图是查看抖动的常用方式之一。可能的比特跳变组合总共有 8 种(见下图)。
眼图可以看出哪些性能指标?如何评判眼图质量?
在对于一个眼图进行好和坏的评估时,通常都有一些常见的衡量指标,比如眼高,眼宽,抖动,占空比等,如上图。通过对眼睛不同部位的表征,可以快速地判断和定性信号的问题。比如眼图跳变沿交叉点的上下区域可以代表占空比,如果上下区域比例不对称,则代表占空比的结果可能存在问题。
实际应用
在实际应用中,区域架构的一个典型例子是相机桥接器(Camera Bridge),这是802.3研究组关注的焦点。通过优化设计,可以实现在当前标准下不可能的功耗节省,尽管目前的规范仍需要支持较长的电缆,导致芯片面积的节省尚未完全实现。
相机桥接器(Camera Bridge)
仪器推荐:Infiniium EXR 系列示波器
- 全部 4 个或 8 个模拟通道的带宽最高可达 500 MHz 至 6 GHz。
- 采用是德科技为 Infiniium UXR 系列设计的相同 ASIC,具有强大的处理能力。
- 7合1综合型仪器可以提供以下仪器的功能:示波器、逻辑分析仪和协议分析仪、DVM、计数器、波特图绘图仪、波形发生器。
- 可以全面升级,包括通道数升级。
- 标配实时眼图功能,可以实现快速眼图测试 (一键式眼图测试)。
- 显示眼图
利用眼图设置向导完成设置,默认的显示布局分为2个网格,上部网格为信号波形,下部网格为信号眼图。
可根据需要修改显示设置,变更为仅显示信号的眼图 - 眼图设置
- 眼图参数测量
点击Measure菜单下Add Measurement…,打开添加测量对话框
在测量分类中选择Eye,右侧列出眼图相关的自动参数测量,包括眼高、眼宽、抖动等。选中所需的测量项,点击Apply按钮即可添加测量。 - 眼图模板测试
- 快速眼图测试 (一键式眼图测试)
当我们需要测试眼图时,需要先进行一系列的设置后才能形成波形的眼图,比如波形的大小调整、信号速率的设定以及阈值的设定等。对于一些关心测试效率或者需要做大量的信号眼图测试的用户来说,他们更希望可以简单化地进行眼图测试,不用因为信号速率或者幅度不同每次都要重新进行眼图设置。是德科技示波器的软件不断创新和优化,增加了非常多的人性化功能。对于眼图测试,我们只需要通过鼠标或者触摸屏控制,一键式点击就可以快速地基于实时波形形成出眼图,为用户提供了非常便捷地方式。
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