汽车无钥匙进入系统(SoC)测试方法与技术
本帖最后由 火辣西米秀 于 2024-10-17 08:35 编辑<section powered-by="xiumi.us">
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<p><span style="font-size:16px;">无钥匙进入及启动（PEPS）技术已成为汽车市场无钥匙操作的标准。PEPS是一种安全的无线通信系统，使您不使用物理钥匙即可锁定和解锁车辆以及启动和停止车辆。嵌入钥匙扣中与车辆交互的电子功能（见图1），包括被动启动和停止、被动锁、远程无钥匙进入、防盗器、钥匙扣唤醒和钥匙扣定位。这些功能由嵌入在遥控钥匙本身内的主要模块控制。当钥匙扣电池电量低时，通过将钥匙扣放在启动按钮上并按下它，防盗器提供启动车辆的访问权。</span></p>
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<section><span style="font-size:16px;">图1：该图说明了钥匙扣内的组件如何与汽车本身的功能相对应</span></section>
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<p><span style="font-size:16px;">PEPS到车辆生态系统需要多个关键模块的功能，包括低频(LF)发射器、防盗器、射频(RF)发射器（钥匙扣）和收发器（车辆侧）以及微控制器（MCU）。钥匙扣中的每个模块都会带来特定的测试挑战和限制，需要一个为钥匙扣的电路测试优化的测试计划和流程，如图2所示。</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">图2：密钥卡架构描述了密钥卡内的主要组件，并展示了如何在Advantest V93000测试系统上测试每个组件</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">图2右上角的覆盖率百分比代表整个测试流程的测试时间。大约三分之二的测试覆盖率专注于LF结构（模拟）和MCU（数字），另外19%的测试覆盖范围专注于电源管理和参数测试。剩余6%的测试覆盖率涉及在低于1 GHz带宽的RF模块的传输功能测试，没有RF接收能力。</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">为了适应PEPS钥匙扣内所有不同技术的测试要求的组合，使其成为展示Advantest V93000 SoC测试平台（包括AVI64和PS1600引脚卡）多功能性的理想设备。测试解决方案采用了全面的方法来测试遥控钥匙中的每个模块。本文总结了测试方法的关键方面。</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;"><strong>PEPS测试方法要素</strong></span></p>
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<p><span style="font-size:16px;"><strong>数字测试</strong></span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">数字测试利用两种标准方法与IC通信：</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;"><strong>·</strong> 串行编程接口（SPI）——标准通信协议用于通过直接访问RAM来测试所有非MCU（非数字）结构。然而，由于与HVSP协议相比通信速度较慢，EEPROM的编程时间约为每字节10ms。</span></p>
<p><span style="font-size:16px;"><strong>· </strong>高压串行编程（HVSP）——用于FLASH和MCU内核测试，可快速访问EEPROM，该专有协议比SPI快得多，每页FLASH和EEPROM编程时间为3至4ms（每页16字节长）。必须执行的一个关键数字测试是测量将一页编程到闪存（16字节）的时间。页面编程完成时间因设备而异。测量和检测编程时间结束的典型测试方法是在模式矢量中实现匹配循环计数器操作码，因为当编程事件完成时，设备会将一个引脚的状态置为高。然而，该方法的实现禁止在同一通道引脚上并行使用PS1600的时间测量单元(TMU)功能来准确测量页编程时间。</span></p>
<p><span style="font-size:16px;">开发的测试方法涉及快速开发接口(RDI)API的使用，这是一种封装Advantest标准应用程序编程接口(API)的代码结构。该API基于面向对象编程，封装了固件命令，可实现多个命令的无缝执行。这通过显著简化软件开发创造了竞争优势，并且借助V93000的多端口功能，它可以在特定引脚或引脚组上实现更高的时序分辨率。比较器功能的使用允许在固定的时间量内对信号的电平变化进行选通。</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;"><strong>能源管理</strong></span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">PEPS中的欠压检测电路是实现优化测试时间的测试挑战。在典型的测试方法中，从高到低进行电压扫描以检测掉电状态阈值，然后从低到高进行电压扫描以搜索恢复阈值水平。通过实施四种不同的测试方法进行了实验，以确定测试欠压检测电路的最优化方法，如图3所示。总之，使用每引脚参数测量单元（PPMU）作为任意波形发生器（AWG）产生了最快的测试时间，具有最小的测试仪器延迟依赖性。</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">图3：对四种不同掉电检测方法的研究–与其他三种选项相比，PPMU作为AWG方法只消耗测试时间的一小部分</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;"><strong>低频测试</strong></span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">遥控钥匙中的接收器信号强度指示器 (RSSI) 电路指示遥控钥匙相对于车辆的距离和位置。3D LF引脚是以125 kHz的频率进行信号传输和检测的应答器，检测幅度水平低至1.0 mV峰值差分。LF测试需要复杂的板载电路才能从1 mV至8V峰值的AWG幅度级别。由于负载板对实现这些幅度范围的电路的需求，使用了扩展在测试仪场地两侧的特大尺寸负载板。RSSI值只能在从特定寄存器完成LF信号级别转换后读出。此外，还有一个寄存器可以连续读取以检查RSSI转换的状态。</span></p>
<p> </p>
<p><span style="font-size:16px;">因此，这项测试的适当测试方法论是实现来自RDI的条件通过-不通过 (COGO) API，以持续检查转换的状态。这种方法对应于设备的应用。然而，由于使用COGO判断每个事件的固有长延迟（如图3所示），在RSSI转换的读出之前实施了一次性固定时间延迟。</span></p>
<p> </p>
<p><span style="font-size:16px;">另一个主要低频测试涉及用于防盗系统的收发器。位于车辆启动按钮处的遥控钥匙，将由位于启动按钮周围的车辆线圈激活，以实现遥控钥匙与车辆之间的通信。该测试需要AWG和数字化 (DGT) 仪器来获取和捕获LF引脚上的调制波形。</span></p>
<p> </p>
<p><span style="font-size:16px;">遥控钥匙和车辆之间的通信分为三个阶段，如图4所示-启动（为遥控钥匙通电）、写入模式（车辆将经过身份验证的消息传输到遥控钥匙）和读取模式（遥控钥匙用另一个经过身份验证的消息进行响应）。源波形和接收波形的后处理均使用自定义数字信号处理(DSP)功能以及内置V93000的DSP API。</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">图4：遥控钥匙和车辆之间在遥控钥匙LF引脚上的收发器通信</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;"><strong>射频测试</strong></span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">用于从钥匙扣向车辆传输RF经过认证的信号的是幅度移键（ASK）调制。测试周期为12.5 us的调制信号的占空比至关重要，通过外部引脚设置在测试模式下切换。设备本身以2 us周期操作。因此，定序器必须实现多端口，以在不同周期驱动两组端口。该测试方法还包括RF站点交错技术，利用V93000的八站点并行测试功能和2个RF FE24卡。图5说明了所采用的测试标准和方法。后处理涉及复杂波形的捕获、将波形转换为rms以创建突发包络、执行移动平均以滤除噪声，以及搜索所有下降和上升边缘以计算占空比。</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">图5：此处总结了发送ASK占空比测试方法</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;"><strong>软件/硬件技术</strong></span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">LF测试需要在8个站点共享AWG和数字化仪器（MCE 4个源和4个测量单元），从而增加了测试时间并降低了多站点效率。测试方法中SEMI_PARALLEL块的实现可以执行单个测试周期，从而最大限度地提高多站点效率。连接到AWG和DGT的定序器放置在SEMI_PARALLEL块中，如图6所示。方法1是最常见的实现。但是，设置模式将在同一站点上执行多次。相反，方法2效率最低，但如果设置模式只能对每个站点执行一次以避免设备状态的更改，则方法2可能是一种选择。</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">图6：此处显示了两种最常见的共享资源SEMI_PARALLEL块测试流程方法</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">作为测试解决方案一部分实施的另一种测试方法技术，包括使用RDI和MAPI API来解决特定模式或事件上的每个站点设备失效，如图7所示。RDI用于初始生成和执行模式。随后使用MAPI API对特定的故障站点重新执行RDI生成的模式。此方法允许在测试方法内恢复设备以节省测试时间，并且无需施加刺激并重新测试已通过的站点。</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">图7：RDI和MAPI结合使用可以解决每个站点的设备失效</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">在硬件方面，使用继电器驱动电路（SN74LS04DR后接MDC3105LT1G）可以仅使用单个实用引脚同时驱动八个继电器，例如G3VM-41QR10TR05。该技术可以在负载板上实现许多电路路径，但无需测试仪中的PMUX卡。随后，测试负载板设计需要对每个测试站点的每个信号路径和电路进行校准。有一个板载EEPROM，用于存储校准偏移和损耗。由于EEPROM存储空间的限制，每个校准值都使用IEEE754浮点标准进行压缩。根据精度要求，此方法可实现超过小数值50%的压缩等级。</span></p>
<p><span style="font-size:16px;">总之，创建优化测试时间和效率的测试解决方案，在硬件和软件开发方面都面临许多挑战，如图8所示。</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">图8：PEPS密钥卡测试解决方案的总结和挑战</span></p>
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<p><span style="font-size:16px;">由于该器件针对汽车应用，因此必须在低温、室温和高温范围内进行测试。温度变化会影响负载板上电路的性能，并且必须针对每个温度范围进行校准。MCU内核必须在多个不同的电压电平下进行测试，需要同步模式序列器以更改每个水平。此外，测试LF电路需要对AWG的幅度电平进行大量更改，这需要额外的设置和执行时间，这可能会增加测试时间并降低效率。</span></p>
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