随着电子技术在汽车制造行业中应用的不断增长,其质量和可靠性越来越受到业界的关注,同时也带来了全新的含义。汽车制造商,尤其是高端市场的汽车制造商,必须确保电子系统设计的工作在整个产品设计制造流程中一次性地圆满完成。在当前的汽车市场,电子系统广泛地被应用在各个品牌的不同车型当中。在宣传中被反复强调的电子系统-不论是安全气袋或是防抱死煞车系统-对用户都具有至关重要的意义。有了多次安全气袋或ABS系统在行驶过程中无故自动触发的经历之后,制造商和使用者们进一步意识到他们需要电子系统具有100%的可靠性。
对一个制造商来说,如果在产品投产之后才发现设计问题,后果将会非常严重：它不仅需要投入大量资源纠正设计问题,同样还需要召回已经售出的产品。同时,在制造商纠正问题的过程中其销售也将蒙受损失,甚至还将危及制造商的品牌和声誉,这也可能是这些当中最重要的一项。
因此,对设计阶段的测试和质量保障进行投资对于制造商来说是一种回报巨大的明智之举。这一策略将帮助制造商在早期阶段检测到潜在的问题,以便工程师们在将设计送交投产之前就采取相应的纠正措施。这也同样适用于汽车子系统的供应厂商,这些厂商都面临将产品迅速投放市场的时间压力,这就要求他们在尽可能短的时间内完成新设计的测试和验证工作,这一时间压力可能会使情况变得更加复杂。
系统的复杂性
来自汽车市场的要求令系统的复杂性不断提高,而系统复杂性的不断提高也引发了系统可靠性问题。第一个出现在市场上的车辆电子系统是为了控制引擎内燃过程而引入的,它用以满足环境规则在排放上的要求。紧随其后便出现了各种用于不同目的的汽车电子系统,例如安全系统、娱乐系统、导航和电子舒适系统,而所有的这些电子系统都需要通过运行速度互不相同的电子硬件系统来实现。正是基于这个原因,整车系统需要特定的通讯接口用于电子系统、车辆控制系统、以及输出设备之间的通信。而这一功能的实现中串行通信总线起到了非常关键的作用,尤其是CAN总线和LIN总线。
CAN总线: CAN总线 提供信息的发送(数据帧传输)和信息的请求(远程发送请求-RTR)两种通讯服务。其它所有服务,比如错误发送和自动重新发送错误帧对用户是透明的,这意味着CAN芯片会自动完成这些服务。CAN的工作数据速率的范围为10kbps~1Mbps,应用软件被划分为低速(小于125kbps)和高速(125kbps~1Mbps)两部分。
LIN总线: LIN总线是一项着眼于获得高性价比而开发出的通讯系统,负责与车用智能传感器和启动器协同工作,在无需高带宽和多功能的应用场合,LIN总线能够很好地替代CAN总线。 LIN总线的数据速率大约为20kbps,在仅需要简单的协议、较低的处理需求条件和单线通讯的环境下,LIN总线是提供高度稳定局部连接的理想方案。
在CAN总线被广泛接受成为实现汽车内部功能标准的同时,它也导致了一些过度配置的情况。例如,采用双线驱动器激活简单的螺线管和照明控制。因此,一些有成本意识的发动机生产商在线路要求相对简单的区域采用了LIN总线。当前的汽车电子系统都采用了CAN和LIN混合使用的方式,将CAN做为网络主干,并在此之上辅助以LIN网络,LIN网络通过网关同CAN连接。

可靠性问题
由于采用了CAN和LIN混用的方式,这种方法带来的许多相关问题将会对整个汽车的可靠性产生影响,因此需要对它们进行监控和分析,以便解决如下的一些问题：
振荡器容限和传输延迟: 由于CAN总线采用了异步工作模式,振荡器容限和传输延迟可能会影响到节点判优并带来一些问题。如果系统的节点相对较少且节点间的距离很短,系统性能还能满足用户的需要;但当节点数增加且相互间距离增大时,定时问题将会引起判优系统的错误,以致错误的信号获取到优先权。
总线利用和数据速率:当系统以超出满负荷30%的负载运行时,可能会引发节点产生超载帧或者导致低优先权指令无法执行,这将带来车内网络系统功能异常。为了理解和消除这些问题,分析总线超载的条件或原因将非常重要。
CAN总线的噪声问题: 任何车内网络都是在一个充满电噪声的环境中运行的。但由于CAN是一个基于数据包传输的系统,CAN信号容易受到电噪声的干扰,因此这将导致网络的失常或是网络的故障。
CAN/LIN间的接口问题: 在典型的汽车系统中,各种总线是通过网关而互相连接的,网关将会允许不同总线间的数据交换。因此,通过网关能否以最短的延迟时间完成网络之间的精确传输是非常重要的。

高级测试工具
现在的用户已经能够获得一些通用的高性能测试仪器,例如基于开放Windows操作平台的示波器,这意味着用户能够通过结合专用的软件和常见的示波器显示来完成用于行业特定目的的测试。这就是泰克TDSVNM软件所采用的一个方式,TDSVNM是一个延时和协议分析软件。当该软件和外部触发模块共同使用时,泰克TDS5000B或TDS7000B示波器就成为了一个有力的CAN/LIN总线网络的分析工具。
该软件的主要特征如下：测量振荡器容限和传输延迟;测量总线的利用率和数据速率;分析CAN眼图,以帮助定位噪声问题;基于CAN帧的内容捕捉CAN/LIN信息,并且以协议解码格式查看;同时捕捉CAN和LIN数据,以监控在网关处的延迟时间。
该软件允许用户根据CAN的信息设定触发条件。在运行过程中,这些触发条件能够被下载到外部的汽车触发模块,然后由这些触发模块通过实时触发并配合“if-then-else”的条件触发能力确定间歇问题产生的原因。

结语
从事汽车电子设计的工程师需要相关工具来完成基于CAN和LIN的串行数据总线设计,并保障网络节点间的无缝操作。现在,通过泰克软件工具,用户能够在示波器上实现汽车行业所需要的特定应用测试,并且,所有的CAN和LIN总线的关键测试都能在此平台上完成。■