高速数字化仪和AWG在车辆总线（CAN/LIN/PSI5）测试中的应用（二）

前情回顾

上期德思特向大家介绍了德思特模块化数字化仪在车辆测试中的应用，8到16位的通道，高达5 GS/s的采样率允许选择与应用相匹配的快速或慢速采样，即使缺少组件，它们也可以进行测试。这期将为大家介绍如何使用信号源进行仿真，及模块化仪器相关应用。

使用信号源进行仿真

在许多工程项目中，测试可能会因为缺少关键组件或进行物理测试成本太高而被搁置，任意函数发生器(AWG)可用于创建几乎任何波形并弥补这些缺失的组件。任意波形发生器是数字信号源，其工作方式与数字化仪非常相似。数字化仪对模拟波形进行采样、数字化，然后将其存储在采集存储器中，而AWG则在波形存储器中存储波形的数字描述，选定的波形样本被发送到数模转换器(DAC)，然后通过适当的滤波和信号调节，以模拟波形的形式输出。

对于仿真，如果您可以访问数字化仪获取的缺失部分的响应波形，或者可以通过分析方式创建该波形，那么也可以使用AWG作为替代品。如何使其能够输出一系列波形，每个波形代表被测系统的不同状态？这一般是通过多个发电机和某种开关来完成的，AWG是更加高效的一种方法。

德思特方案

AWG具有功能齐全的序列模式，例如TS-M4i.66xx-x8系列，能够在波形之间实时切换，甚至无需重新加载不同波形的时间。AWG的波形存储器是分段的，测试所需的每个波形都可以存储在其自己的段中。AWG在计算机控制下根据存储在单独序列存储器中的指令逐步处理波形，可以更新或更改序列存储器的内容，而不会影响输出状态。该序列模式操作允许基于测试结果自适应地改变测试序列，此功能大大减少了测试时间并提高了测试的彻底性。

TS-M4i.66xx系列

例如，AWG可用于替代PSI5传感器，产生一系列可编程输出代码。 PSI5使用曼彻斯特编码。曼彻斯特码总是在每个位周期的中间放置一个转换。它也可能（取决于要传输的信息）在周期开始时有一个过渡，中间位转换的方向指示数据，周期边界处的转变不携带信息，它们的存在只是为了将信号置于正确的状态以允许中间位转换。有保证的转换允许信号自计时。要生成PSI5数据包，需要三个波形段，如图4所示。逻辑"1"（段1）由高到低的转换表示。逻辑"0"（段0）由低到高的转变表示。最后，基线电平（第2段）为 0 伏直流电平。

创建曼彻斯特编码数据包需要三个波形段

通过使用这些组件定义三个波形段，可以合成数据模式的任何组合。这意味着通过重新排列这三个段的顺序，可以更改数据包的内容。下图显示了PSI5数据包的四个示例，每个数据包由三个段组成，但每个都有不同的数据内容。

重新排序序列内存内容产生的四种不同的数据模式，这可以在AWG运行时动态完成

在此示例中，段的长度设置为512个样本，时钟速率为50 MS/s，因此每个组件（TBIT）的持续时间将为10.24 µs。数据包被持续超过两个位时钟周期的基线信号分隔。AWG使用MATLAB脚本进行控制，该脚本从三个段组装了四种不同的数据模式，用于本次测试。数据包之间的切换无缝地进行，没有间断。

电源排序

另一个值得关注的领域是加电或断电时电源轨的正确排序。嵌入式计算系统通常需要多个电源电压来为微处理器、存储器和其他板载设备供电。大多数微控制器都有规定的电压施加顺序，以防止出现锁定等问题。电源管理IC（PMIC）或电源定序器执行许多定序任务，由于大多数处理器使用多个电压，因此具有最多8个输入的数字化仪是此类测量的理想仪器。此外，由于加电/断电序列需要毫秒量级，还需要大型采集存储器。

监控 5、3.3 和1.8 V电源轨以确定正确的加电顺序

上图是电源序列测量的简单示例。监控三个电源轨（5、3.3和1.8 伏）。预期电压电平应按所需顺序单调上升。在此示例中，5伏电源先于其他电源打开，然后是3.3伏和1.8伏线路。

可以使用光标测量时间延迟，如图所示，其中5伏和3.3伏总线之间的时间延迟测量为35.5 µs。

这种类型的功率测量可以扩展到测量纹波、调节和瞬态响应。

机械测量

模块化仪器还可以使用合适的传感器进行机械测量。下图显示了对风扇执行的一系列机械测量。

使用转速计、加速度计和麦克风测量风扇的振动和声学特性。

此SBench 6屏幕图像显示最左侧网格中的转速计输出。该波形由风扇每转一圈产生一个脉冲。通过测量该信号的频率来读取风扇速度。图左中心信息窗格中的频率读数显示该频率为27.8 Hz（每秒转数）。将此频率读数乘以60得出风扇的转速为1668转/分钟 (RPM)。显示频率最小值、最大值和偏差的统计读数显示在频率读数下方。

加速度计输出出现在标有“加速度计输出”的上部中心网格中。已使用模拟通道设置设置自定义垂直刻度，以直接以g读取。信号峰峰值和有效（rms）幅度的测量结果显示在信息窗格中。信号的时域视图有些难以解释，因此计算该信号的快速傅里叶变换 （FFT）并显示在右上角的显示网格中。

FFT显示构成加速度信号的频率分量。FFT的频域或频谱视图提供了更容易的物理解释，因为它分离了各种频率分量。最左边的峰值出现在27.8 Hz处，即风扇电机的旋转频率。其他光谱分量对应于风扇的物理属性。

麦克风输出显示在中心底部网格中，按比例读取声学声压。该数据也已重新调整，以便以压力单位（即帕斯卡）读取。信息窗格中的测量结果显示该信号的峰峰值和有效幅度。与振动信号的情况一样，声学的FFT提供了大量的物理洞察力。

总结

模块化仪器非常适合车辆测试和测量应用。它们提供大量分辨率为8至16位的通道。高达5 GS/s的数字化速率允许选择与应用相匹配的快速或慢速采样。任意波形发生器支持模拟场景。即使缺少组件，它们也允许进行测试。PCIe、PXI或LXI配置的选择符合便携式或实验室测试的需求。