Microsoft PowerPoint - Flexray信号の計測WEB版.ppt

(1)

オシロスコープを使った

FlexRay 物理層信号の解析

2008年11月

(2)

内容



１．トリガとメッセージの解読



２．物理層の試験

• アイ・ダイヤグラム（マスクテスト）

• タイミング計測

•

プロパゲーション・ディレイ

•

アシンメトリック・ディレイ

•

トランケーション

•

ジッタ

•

SI-Voting

(3)

(4)

FlexRay 物理層信号計測に必要なもの

① デジタルオシロスコープ本体

WaveRunnerMXiシリーズ（400MHz – 2GHz)

② 差動電圧プローブ

AP034 (1GHz) or AP033 (500MHz)

③ 専用ソフトウエア

FlexRay TD：トリガ＋デコード

FlexRayTDP：トリガ＋デコード

＋物理層計測

(5)

5 FlexRay セミナー

FlexRay トリガ機能 #1



13 種類のトリガ設定



条件付トリガ



数百の組み合わせが可能

(6)

FlexRay トリガ機能 #2



トリガ条件として設定できるもの

• TSS

• 静的または動的フレームのID

• サイクルカウント

• Bit Start Sequence (BSS), Frame Start Sequence

(FSS), Frame End Sequence (FES) and CRC errors

• Wakeup, Collision Avoidance Symbol(CAS)

• Null Frame Indicator, (NFI) Sync Frame Indicator

(SyFI), Startup Frame Indicator (StFI)



フレーム、サイクルカウントは8種類の条件を設定できる

(7)

FlexRay トリガの例： TSS (Start)

メニューからタッチパネルで選択

TSS スタートでトリガした例

全体波形

拡大波形

(8)

FlexRay トリガの例：フレーム ID

(9)

FlexRay トリガの例：サイクルカウント

(10)

FlexRay トリガの例： CRCエラー

(11)

プロトコルのデコード表示

フレームの構成要素ごとに色分けします。テキストは波形と時間的に同期した位置に表示されます。波形を拡大すれば詳細な解読データが自動的に表示されます。

(12)

一覧表示

(13)

CAN & FlexRay 複数のバスの同時解読例

CAN

FlexRay

(14)

CAN & FlexRay 複数のバスの同時解読例

(15)

物理層試験

アイ・ダイヤグラム

マスク・テスト

(16)

ユニット・インターバル (UI)とは?

UIとはデータ信号の1ビット長の時間である

(ビットレートの逆数です)

1 UI

(17)

アイパターンで何を計るのか？

アイパターンはデータ信号の変化エッジを重ねあわせ表示したものです

コンプライアンス試験に

はマスクが使われます

データ信号の信号品質の評価に使われます

アイパターン表示では通常、横軸は1.25 UIのスケールです 1 Unit Interval (UI)

(18)

従来行われてきたアイパターン表示法

1. 従来の方法では波形はトリガ点を中心とした狭い範囲に限られます。 2. アイパターンを作るまでに相当数のトリガが必要です。トリガ・ジッタが発生連続したビット全てを対象にはできない（データが抜ける）

(19)

シリアルデータのアイパターン作成方法

_{SDAの解析法.exe}

ソフトウエア

“

_“

PLL

回路

”

によるクロック・リカバリ

記憶したデータ信号を再生クロックのタイミングで 1ビット単位で切り出し、重ね書きをする。

Slice 1

Slice 2

Slice 3

Slice 4

Slice 5

Slice 6

Slice 7

Slice 8

Slice 9

_{Slice 10}

_{Slice 11}

バンド幅を自由に設定できるPLL

(20)

どのようにしてアイダイヤグラムを作るか？

#1

どのようにしてアイダイヤグラムを作るか？

#1

+300mVと-300mVのレベルでBSSを特定し、プロトコルを解読します。

0Vレベルで500mdiv.のヒステリシス幅で、シンボルスタートとストップ間のBSSの降下エッジのトランジション

時間を測定します。

(21)

どのようにしてアイダイヤグラムを作るか？

#2

どのようにしてアイダイヤグラムを作るか？

#2

そこから次に検出されるBSSの降下エッジまで、クロックを計算します。

それぞれの再生されたクロックエッジでデータ信号をスライスします。スライス幅は1ビット長です。

再生したクロック

BSSの負のエッジからクロックがスタートします。

(22)

どのようにしてアイダイヤグラムを作るか？

#3

どのようにしてアイダイヤグラムを作るか？

#3

(23)

どのようにしてアイダイヤグラムを作るか？

#4

(24)

アイパターン表示へのアクセス方法

(25)

マスクテスト

（ver3.0で採用される予定）

マスクテスト

（ver3.0で採用される予定）



2.1. 仕様 -> アイ・ダイヤグラム



3.0. 仕様 -> マスクテスト

(26)



TP1とTP4での信号品質試験のみ

マスクテスト

（ver3.0で採用される予定）

(27)

マスクテストの例

オシロスコープでプラス、マイナスの両エッジでトリガ

異なるトリガ・イベント（フレーム）による複数ビットの重ね描きとなる

(28)

物理層の試験

(29)

信号の状態（信号レベル、タイミング）

トランケーション max. 1.4 µs

TXEN

_idle

_busy

_idle

5V 1V typ: 2.5V

BP

BM

3V 2V RX TX

RXEN

idle

busy

idle

>3V <2V ディレイ max. 2,5µs

ビット歪み

max.

 25 ns

1 Bit 100ns

t

Frame TXEN Data TX RXEN Frame RX Data

トポロジ

BusDriver

ディレイ

(30)

信号レベル



Idle_LP



ローパワー・モードのみ



BPと BMはハイ・インピーダンスでGNDと接続



Idle



データ無し



差電圧 BP – BM = 0V



レベル

≈ 2- 3V



Data_1



差電圧 BP – BM は正 (400 – 600 mV)



Data_0

5V 1V typ: 2.5V

BP

BM

ca.3V ca. 2V 1 Bit = 100ns @10MBit

t

BP: Bus Plus

BM: Bus Minus

(31)

トポロジ

トポロジーのいろいろ



パッシブ・スター型



ワイヤリングが簡単



ハードウエアの追加が必要



終端には妥協が必要



バス型



ハードウエアの追加は不要



高価なワイヤリング



終端には妥協が必要



ポイント・トゥ・ポイント接続



安い



理想的な (プッシュ・プル) 終端が可能

(32)

トポロジ



アクティブ・スター型



レベル・リフレッシュ



理想的な (プッシュ・プル) 終端が可能



ハードウエアの追加が必要



システムに影響を与える要因がある

  プロパゲーション・ディレイ   アシンメトリック・ディレイ 

不良のパーツは切り離される



複合型

(33)

トポロジに関するパラメータ



シンメトリック・ディレイ / プロパゲーション・ディレイ

•

スター型をふたつ接続 (将来は使用されなくなる)

•

ひとつの 1:1 接続

•

ふたつのパッシブ・ネットワーク

•

 最大 2500ns

•

 安全なマージン 1800ns （線は含まず）

Node Node BD CMC BD CMC Active Star Active Star passive network passive network CC CC <100ns <100ns <250ns <250ns

(34)

トポロジに関するパラメータ



アシンメトリック・ディレイ



スター型をふたつ接続

•

ひとつの 1:1 接続

•

ふたつのパッシブ・ネットワーク



最大 25ns

EPL

EPL--SpecSpec..

delay_FallingEdge delay_RisingEdge TXD RXD delay_Asymmetric 1 ₀ ₀ ₀ 1 ₀ 1 ₀ ₀ ₀ 1 ₀ Node _Node BD CMC BD CMC Active Star Active Star passive network passive network CC CC 100ns 75ns

RXD

88ns

TXD

<4ns <5ns <4ns <4ns <4ns <4ns

(35)

タイミング計測へのアクセス方法

送信側ノード（モジュールM)、受信側ノード（モジュールN）の設定やプローブの接続方法を設定しま

す。

計測したい項目は右側のチェック・で選択します。

(36)

プロパゲーション・ディレイ

ノード・モジュールMから送信されたバイナリデータは、プロパゲーション・ディレイ（dPropagationDelayM,N）を伴ってノード・モジュールNで受信されます。プロパゲーション・ディレイは、ノード・モジュールMの送信信号（TxD)の BSSの降下エッジから、ノード・モジュールNの受信信号（RxD)のBSSの降下エッジまでの時間として計測されます。 dPropagationDelayM,N ≤ cPropagationDelayMax

(37)

プロパゲーション・ディレイ

dT@level

パラメータで全ての二

つのパルス間の時

間差を計測

(38)

アシンメトリック・ディレイ

プロパゲーション・ディレイは、バイナリ・データストリームのTSS後の最初の負のエッジとして定義されます。

FlexRayデコード・モジュールの制限から、チャンネルとそれに付属する送信及び受信用バス・ドライバは、静的なアシンメトリック・ディレイを規定値を超えて発生させてはなりません。

(39)

アシンメトリック・ディレイ



パラメータ同士

の演算機能が

必要

P1-P2

(40)

トランケーション

チャンネルはTSS信号をトランケート（切り詰める）する可能性があります。送信側ノード・モジュールMのTSSの持続時間と、トランケートされた受信側ノード・モジュールNのTSSの持続時間の差が、 dFrameTSSTruncationM,Nとして定義されます。. dFrameTSSTruncationM,N = dTSSM - dTSSN

(41)

ジッタ

12.1 送信側コントローラのタイミングの抑制 FlexRayでは最後のBSSの後にCRCバイトが送信され、FESがそれに続きます。このBSSの降下エッジからFESの立上りエッジまでの時間が d10BitTxと定義されます。規格値は1,000nsですが、水晶発振器の安定性やクロックのジッタ、I/Oバッファのアシンメトリなどによって変動します。これらは±2.50ns以内でなければなりません。

(42)

ジッタ

(43)

Static / Stochastic Proportion

(44)

統計処理機能 # I

delta

max

min

sdev

#

0,71

4,30

3,59

134,3

100 0,88

4,39

3,51

146,9

500 0,31

3,97

3,66

98,5

10

0 3,91

3,91

--1

(45)

統計処理機能 # II

stochastic と

static パートを

分離するために

は、パラメータ計

測の統計解析

機能が必要

(46)

タイミング計測へのアクセス方法

送信側ノード（モジュールM)、受信側ノード（モジュールN）の設定やプローブの接続方法を設定しま

す。

(47)

FLX-PHY : 物理層のタイミング計測



簡単な操作



デコードに即し

た計測



統計処理

NEW !

(48)

SI-Voting の計測

FlexRay ver.3.0 の物理層コンフォーマンス試験の仕様は2008年12 月頃に決定、公開される予定です。

(49)

なぜ SI-Voting なのか？

パッシブネットワークに適用されたアイ・ダイヤグラムテストで、通信が支障なく

行えるのにも関わらず、反射の影響で試験に不合格となるケースがある。

反射はパッシブ・スター結線で発生する。

SIｰVotingは、BDの品質と障害に対する堅牢性を評価する試験方法である。

FlexRayトポロジー内での信号品質を定義する方法です。

この方法によれば、様々なセットアップの方法を考慮して信号の形状を計測し、

そのトポロジが動作可能であるかどうかを見極めることができます。

(50)



電気物理層のコンフォーマンス試験は、トランシーバ/デバイスを仕様に

合致しているかどうかを調べ、認証します。



コンフォーマンス試験は TP1とTP4だけで定義されています.



SI-voting は TP1からTP4までの４つで定義されています.

テストポイント

(51)

試験にパスするための条件



信号の電圧レベルが十分に大きい



アシンメトリックリック・ディレイが抑制されている



最も短いビットが十分に長いこと



フレームの中でアイドル検出を避けること

(信号レベルはtuData1(max) = 300mV と uData0(min) = -300mVの間に最小

アイドル時間（50nsec）以上存在してはなりません。)

(52)

ビットごとの持続時間： 16種類の計測

(53)

SI-Voting プラグイン

（レクロイDSO内の処理）

SI-Voting プラグイン

（レクロイDSO内の処理）

ビット検出 00010 ビット検出 11101 ビット幅の計測 (16 values) ビット幅の計測 (16 values) 10MHz フィ ルタアイドル長

Fast Multi Waveport

ヒストグラムヒストグラムアシンメトリック/ディレイの計測アシンメトリック/ディレイの計測 P5 P2 P1 P3 P4 F1 F2

(54)

SI-voting: 計測の画面

(10MHz) filtered FlexRay signal

Bit duration 00100 Bit duration 11011

Histogram of Bit duration 00100 Histogram of Bit duration 11011

Asy. delay 00100 Asy. delay 11011 Idle time vTH1 vTH0

(55)

Microsoft PowerPoint - Flexray信号の計測WEB版.ppt

オシロスコープを使った

FlexRay 物理層信号の解析

2008年11月

内容

内容



１．トリガとメッセージの解読



２．物理層の試験

•

アイ・ダイヤグラム （マスクテスト）

•

タイミング計測

プロパゲーション・ディレイ

アシンメトリック・ディレイ

トランケーション

ジッタ

SI-Voting

FlexRay 物理層信号計測に必要なもの

FlexRay 物理層信号計測に必要なもの

① デジタルオシロスコープ本体

WaveRunnerMXiシリーズ（400MHz – 2GHz)

② 差動電圧プローブ

AP034 (1GHz) or AP033 (500MHz)

③ 専用ソフトウエア

FlexRay TD：トリガ＋デコード

FlexRayTDP：トリガ＋デコード

＋物理層計測

FlexRay トリガ機能 #1

FlexRay トリガ機能 #1



13 種類のトリガ設定



条件付トリガ



数百の組み合わせが可能

FlexRay トリガ機能 #2

FlexRay トリガ機能 #2



トリガ条件として設定できるもの

•

TSS

•

静的 または 動的フレーム のID

•

サイクルカウント

•

Bit Start Sequence (BSS), Frame Start Sequence

(FSS), Frame End Sequence (FES) and CRC errors

•

Wakeup, Collision Avoidance Symbol(CAS)

•

Null Frame Indicator, (NFI) Sync Frame Indicator

(SyFI), Startup Frame Indicator (StFI)



フレーム、サイクルカウントは8種類の条件を設定できる

FlexRay トリガの例： TSS (Start)

FlexRay トリガの例： TSS (Start)

メニューからタッチパネルで選択

TSS スタートでトリガした例

全体波形

拡大波形

FlexRay トリガの例： フレーム ID

FlexRay トリガの例： フレーム ID

FlexRay トリガの例： サイクルカウント

FlexRay トリガの例： サイクルカウント

FlexRay トリガの例： CRCエラー

プロトコルのデコード表示

プロトコルのデコード表示

一覧表示

一覧表示

CAN & FlexRay 複数のバスの同時解読例

CAN & FlexRay 複数のバスの同時解読例

CAN

FlexRay

CAN & FlexRay 複数のバスの同時解読例

CAN & FlexRay 複数のバスの同時解読例

物理層試験

アイ・ダイヤグラム

アイ・ダイヤグラム（マスクテスト）

静的または動的フレームのID

FlexRay トリガの例：フレーム ID

FlexRay トリガの例：フレーム ID

FlexRay トリガの例：サイクルカウント

FlexRay トリガの例：サイクルカウント

_“

_{Slice 10}

_{Slice 10}

_{Slice 11}

_{Slice 11}