AMAZINGIC晶焱科技CAN 总线收发器一致性测试

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AMAZINGIC晶焱科技CAN 总线收发器一致性测试

◎CAN总线收发器验证

        21世纪电动车全面启动是汽车工业的大革命，自动驾驶技术让通行更便利也改变人类的驾驶习惯。在控制单元高度电子化的整车架构下，CAN总线为关键通讯接口之一。如何确保CAN总线收发器在整车环境能与不同功能的收发器有极高的互操作性，可透过三种方式来进行评估。

        如图一所示为三种用来验证CAN总线收发器在相对环境下性能与互操作性表现的方式，有收发器(Transceiver) 单体电性、单节点 (Node) 电磁兼容性能评估与多节点 (Multi-Nodes) 互操作性评估。在收发器单体方面，用来验证是否达到国际标准化组织 (ISO) 和国际汽车工程协会 (SAE International )相关标准要求的电性。单节点则用SAE International标准用来评估相对环境架设下的电磁干扰与忍受度，而多节点的方式则用来评估不同功能收发器在指定通讯速率的互操作性能。除了自我评估的方式外，也可透过国际主流车厂或T1供应商认可的第三方实验室进行验证评估后取得相关报告。

图一. CAN收发器验证方式

◎ 一致性测试计画 (Conformance Test Plan)

        最新版本的CAN总线高速物理层标准为ISO 11898-2:2016[1]，定义使用串列通讯协议支援分布式即时控制和多工应用于道路用车。除了规范其电气特性行为外，并要求需参考ISO 16845-2:2018[2]标准来进行一致性测试计画 (Conformance Test plan)。一致性测试计画定义出检测的类型与架设方式，其一致性测试是用于检测收发器元件是否符合相关标准以确保产品质量的测试过程，内容包含静态 (Static tests) 与动态测试 (Dynamic tests)。在CAN网络中，每个电子控制单元 (ECU)的质量不一致即可能会导致错误、网络故障或网络瘫痪等问题。因此，为了保证CAN总线网络的正常安全运行，必须对其元件进行一致性测试。               

        静态测试是在参考环境中使用预定义的设置进行，以确保测试结果有高度可重复性和可比性。测试时将检查 CAN 总线收发器规格书的相关参数，及电性参数定义的最大最小值是否符合标准要求，预期检测结果须符合ISO11898-2:2016的电性与极限值范围。下图二为利用预定义的架设要求来进行测试并描述待测物的输入控制讯号与输出讯号关系，其周围元件只放置电阻、电容，但不放置静电防护元件[1]。 (RL = 60Ω±0.6Ω, C1 = 4.7nF±0.235nF & C2 = 100pF±1pF)

图二. Default setup for test

        动态测试提高在系统内高速 CAN 收发器与不同功能收发器的相互协作可能性，并提高这方面的置信度。动态测试中包含的类型如下图三，架设环境中使用的CAN总线协议封包格式将采用三种不同速度于资料段，有500kbit/s、2Mbit/s和5Mbit/s，仲裁段则是维持在500kbit/s。例如，AZKN1044T[3]支援可变动高速资料传输达5Mbit/s，在其实验组合中于资料段验证只需实验2Mbit/s和5Mbit/s，因仲裁段即已采用500kbit/s速率实现。实际测试项目则是依据CAN收发器本身支援的相关功能，例如，收发器本身可提供的唤醒机制来加入做搭配实验。         

        此实验评估将采用两种网络搭配来进行测试，有同性质网络 (Homogeneous Network) 和异性质网络 (Heterogeneous Network)。同性质网络测试有包含8个节点搭配资料速度达5Mbit/s的网路拓朴与16个节点搭配资料速度2Mbit/s的网路拓朴。异性质网络测试则是混合不同CAN总线收发器品牌，并在不同资料传输速度下的网路拓朴实验。在异性质网络的实验可以判断，当与不同收发器厂家搭配且某部分电性极限值差异的环境下，是否会有不同的测试结果。

图三. Default test applicability due to device implementation [2]

        此外，其实验过程中引入7个主要测试流程，根据正常工作模式、低功耗模式、有故障和无故障的所有可能组合。此外还加入失效现象搭配实验，例如：CANH或CANL讯号断路、CANH与CANL间相互短路、CANH或CANL短路到参考地、CANH或CANL短路到电池的电源及CANH和CANL讯号同时断开的现象。透过几种在实际汽车环境较常见的失效行为，来模拟当失效事件产生并回复到正常情况时候，是否CAN收发器仍无损坏且能在定义的行为下继续通讯。图四是模拟当总线上的所有ECU在正常模式时，在第三步骤模拟几种失效现象后，并排除失效现象回复正常至少1.5秒以上。在第五步骤则是进入省电模式后，再透过总线机制唤醒节点。其过程中在２、４和６步骤结束后，所有的节点都必须能执行传送和接收的指定行为。

图四. Test Flow 2 - Op. mode variation after recovery at normal mode, failure application in normal mode [2]

        CAN总线收发器通过完整的静态与动态测试计画，表示相对提高系统中当有不同收发器间互操作性的置信度。可缩短系统开发工程师评估时间，并取得车厂较高度评价。

◎ Conclusion

        AZKN1044T[3]是车规等级的CAN 总线收发器符合ISO11898-2:2016标准，并支援最高可变资料速度达5Mbps与本地及远端总线唤醒机制。另外，在收发器总线端口也提供误触电压70V保护，内部更有针对ISO10605和ISO7637系列的突波能量抑制能力。也已经取得德国实验室C&S (Communication & systems group)验证报告可提供给客户，参考图五。我们更坚信透过扎实的产品验证机制与第三方实验室的配合将为您的产品加分，制造双赢。

图五. AZKN1044T Conformance Test Report

◎ Reference

[1] ISO11898-2:2016 Road vehicles – Controller area network (CAN) – Part 2: High-speed medium access unit

[2] Interoperability test specification for high-speed CAN transceiver or equivalent device, Ver. 02d00 by C&S group GmbH

[3] AZKN1044T Datasheet V1.0

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TAISAW钛硕|TST嘉硕晶振晶体滤波器天线在路由器中的应用
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　　台湾嘉硕科技成立于 1997 年 11 月，主力产品为表面声波 (SAW) 元件 (主要包含射频表面声波滤波器、中频表面声波滤波器及表面声波共振器等)、体波 (BAW) 石英元件 (主要包含石英振盪晶体、石英滤波器、石英振盪器、压控石英振盪器、石英压控/温度补偿振盪器等) 及其相关模组，应用领域涵盖卫星数位广播、行动电话及基地台、无线区域网路、卫星定位、无线蓝芽、车用遥控器、胎压感测器等3C商品。
　　台湾嘉硕科技之经营团队涵盖摩托罗拉通讯零件部门及国内知名相关科技产业，具备丰富通讯零件设计与实务经验，创业伙伴有感于国内频率元件之需求过度仰赖进口而缺乏自主性，造成通讯产业主要零组件掌握在国外厂商之窘境，长期竞争力因而受限，因而创立以提供中、高频表面声波频率元件之台湾嘉硕科技，并于 2001 年 6 月增加销售体波石英元件相关产品，于  2009 年投资 TFE (Wu-Xi)， 增加 OCXO 产品线，落实通讯产品之完整解决方案， 期望成为客户最佳频率元件之伙伴。
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WiFi & BT                                       
Application        Platform        Description        Size        Part #        IC
WiFi        Crystal        26MHz +/-7 +/-15 -30C to +100C 12pF         3225        TZ3146C        MT8167
                26MHz +/-7 +/-10 -40C to +85C 12pF         2520        TZ3311A        MT7667 MT7658
                40MHz +/-5 +/-10 -40C to +85C 12pF        3225        TZ3096B        MT7668 MT7629/ 26
                40MHz +/-7 +/-20 -20C to +85C 11.5pF        3225        TZ2746A        MT7603+MT7612 MT7620/21/23
                40MHz +/-5 +/-12 -40C to +85C 6pF         3225        TZ1379BA2212        MT7920/21 11AX Combo                                                                                                   
                40MHz +/-7 +/-20 -30C to +85C 11.5pF        2520        TZ2968C        MTK 7662
                40MHz +/-7 +/-12 -40C to +85C 6pF        2520        TZ2965C        MT7920/21 11AX Combo                                                                                                   
                40MHz +/-5 +/-12 -40C to +85C 12pF         2520        TZ3481B        MT7663/13
                26MHz +/-7 +/-15-40C to +85C 10.5pF         2520        TZ2944A        MT7637/57/87/97
                40MHz +/-10 +/-10 -30C to +85C 12pF         2520        TZ2650A        RTL8710BG/ 8710BN/ 8710BU
BT        Crystal        40MHz +/-10 +/-15 -40C to +85C 9pF         2016        TZ1269DA        RTL8762A
                26MHz +/-10 +/-20 -40C to +85C 9pF        3225        TZ0381E        "BEST1001 BES2200 BES5220
"
                26MHz +/-10 +/-20 -40C to +85C 9pF        2016        TZ1618C        "BEST1001 BES2200 BES5220
"
                32MHz +/-10 +/-15 -40C to +85C 9pF        2016        TZ2827B        Airoha AB1613
                26MHz +/-10 +/-15 -40C to +85C 6.8pF        2016        TZ3330A        ZTE 9626
                26MHz +/-10 +/-20 -40C to +85C 9pF        2520        TZ0661E        BEST1001 BES2200 BES5220
                16MHz +/-10 +/-20 -40C to+85C 9pF        2016        TZ2315C        Airoha AB152X
                16MHz +/-10 +/-15 -40C to +85C 9pF         3225        TZ0895B        BLE AB1520  BLE AB1520
                24MHz +/-10 +/-15 -40C to +85C 9pF        2016        TZ1620D        Airoha AB153X
5G Mobile WiF6
                                       
Application        Platform        Description        Size        Part #        IC
5G Mobile        TCXO        38.4M +/-1 -30C to +85C         2016        TX0536B        HISILICON
                38.4MHz +/-0.5 -30C to +85C        1612        TX0709B        INTEL/HISILICON
        TSX        26MHz +/-10 -12 +10 -30C to +105C 7pF        2520        TM0011C        MT6632/5 / Spreadtrum
                26MHz +/-10 -12 +10 -30C to +105C 8pF        2016        TM0019A        MT6186 / Spreadtrum
                38.4MHz +/-10 +/-12 -30C to +85C 1612 7pF        1612        TM0013F        INTEL/Qualcomm
WiFi-6(802.11ax)        Crystal        40MHz +/-7  +/-12 -40C to +85C 6pF        1210        TZ3788AA2282        MT7921 MT7922 M.2
                48MHz -1 +5  -15 +13 -40C to +105C 9.9pF        1210        TZ3465A        QCA6381 /QCA6391/ QCA6390(SIP)
                76.8MHz +/-4 -12 +14 -40C to +105C 9.9pF        1210        TZ3620A        QCA6491/ QCA6490 (SIP)/ QCA6850
                96MHz +/-8 +/-16 -40C to +105C 9.9pF         2016        TZ3088A        Qualcomm Hawkeye
                80MHz +/-10 +/-15 -30C to +85C 8pF        2016        TZ3190A        MARVELL 5G WIFI
                54M +/-3 +/-14 -40C to +100C 15.5pF         2520        TZ3391A        Broadcom 802.11ax
                60M +/-10 +/-12 -30C to +85C 7pF         2016        TZ3278A        Intel 802.11ax
5G IOT
                                       
Application        Platform        Description        Size        Part #        IC
5G IOT        TCXO        32.768KHz +/-5 -40C to +85C        3225        TX0618A        RTC TCXO for Meter
                32.768KHz +/-5 -40C to +85C        2113        TX0851AA6303        RTC TCXO for Meter
                40M +/-5 -40C to +105C        2520        TX0623D        Automotive V2X
                32M +/-1 -40C to +85C         2016        TX0684D        LoRa - Microchip
                32M +/-2 -30C to +85C         2520        TX0683D        LoRa - Microchip
                37.4M +/-2.5 -40C to +85C         2016        TX0691B        Korean Automtive WiFi Module
                48M +/-2.5 -40C to +85C        2016        TX0678E        Korean Automtive WiFi Module
                37.4MHz +/-10 -40C to +85C         1612        TX0765A        Korean Automtive Telematics
                38.4M +/-0.5 -30C to +85C        2016        TX0554E        NB IoT
                50M +/-2.5 -40C to +85C CMOS        2520        TXC0004A        Europe AMR
                31.25M +/-1 -30C to+70C         2016        TXO0001A        Europe Smart Meter
                52M +/-1 -30C to +85C         2016        TX0557B        Korean 5G New Radio
                30M +/-2 -40C to +85C         2520        TX0728B        Neptune AMR
                31.2M +/-5 -40C to +85C         2520        TX0740A        Europe AMR
                26M +/-0.5 -30C to +85C        2520        TX0395B        Navigation & Tracking
                12.5M +/-2 -40C to +85C CMOS        2520        TX0748A        Opitcal Fiber
        Xtal        60M +/-20 +/-30 -40C to +105C 6pF         2016        TZ3586A         MTK Automotive Radar
                40M +/-20 +/-30 -40C to +105C 6pF         2016        TZ2930D        MTK Automotive Radar
        TSX        26MHz 2016        2016        TM0016A        MediTek NB IoT
5G Base Station
Application        Platform        Description        Size        Part #        IC
        OCXO        100MHz                TP0031AA1131        MTK / ADI / TI / Silicon Labs / IDT / Broadcom / Intel / Marvell
                10MHz        9.7x7.5x4.1mm SMD        TP0033AA8181       
                20MHz                TP0030AA8181       
                25MHz                TP0035AA8181       
                10MHz        25.4x22.1x11mm SMD        TP0032AA8161       
                20MHz                TP0037AA8161       
                30.72MHz                TP0040AA8161       
                12.8MHz        14.3x9.3x6.5mm SMD        TP0039AA8171       
                25MHz                TP0034AA8171       
                30.72MHz                TP0036AA8171       
        TCXO        100MHz        14x9x6.5mm SMD        TX0830A       
                20MHz        7x5x1.90mm SMD        TX0829A       
                25MHz                TX0825A       
                30.72MHz        5.0x3.2mm SMD        TX0826A       
        VCXO        122.88MHz        7x5x1.75mm SMD        TX0827A       
                122.88MHz        14x9x5.5mm SMD        TX0828A       
5G Infrastructure
                                       
Application        Platform        Description        Size        Part #        IC
5G Infrastrucure        XO/VCXO        156.25M +/-30 -40C to +85C LVPECL        7050        TW0497C         PHY
                156.25M +/-50 -40C to +105C LVDS        7050        TW0476D        Marvell PHY
                156.25M +/-50 -40C to +85C LVDS        3225        TW0580A        Marvell PHY
                156.25M +/-50 -40C to +105C LVPECL        7050        TW0537A        Marvell PHY
                311.04M +/-50 -40C to +105C LVPECL        7050        TW0518A        Broadcom WiFi
                200M +/-10 -10C to +60C         7050        TW0577A        Korean 5G
                133.262M +/-50 -40C to +85C LVDS        3225        TW0578A        Marvell PHY
                133M +/-50 -40C to +85C         2520        TW0585A        Europe Lora
                125M +/-30 -40C to +85C LVPECL        7050        TW0341B        Marvell Ethernet
                125M +/-25 -40C to +85C         5032        TW0285C        Ethernet
                125M +/-25 -40C to +85C         3225        TW0549A        Ethernet
                100M +/-50 -40C to +85C LVPECL        3225        TW0539A        WiFi
                80M +/-20 -20C tp +70C         7050        TW0584A        Korean 5G Repeater
                50M +/-50 -40C to +85C LVPECL        7050        TW0527A        Marvell Ethernet
                25M +/-20 -10C to +70C        5032        TW0363E        Ethernet
                25M +/-25 -40C to +85C 1.2V        5032        TWLV0002A        ADSL
                25M +/-30 -40C to +85C 1.2V        3225        TWLV0003A        WiFi
                16M +/-30 -40C to +85C Low Jitter        5032        TWMC0001A        WiFi
                12.5M +/-25 -40C to +85C        7050        TW0588A        Optical Fiber