česky english Vítejte, dnes je úterý 24. září 2019

Testování shody se standardy ethernet s využitím osciloskopu

DPS 2/2015 | Měření - články
Autor: Dr. Ernst Flemming, Rohde & Schwarz

Je obtížné si představit dnešní dobu bez výměny dat pomocí ethernetového rozhraní, a to jak v průmyslu, tak v soukromém sektoru. Pro testování ethernetových rozhraní na shodu definovanými standardy lze využít digitálních osciloskopů s podporou programu pro provádění automatizovaných měření. Průvodce testem s využitím osciloskopu R&S RTO od společnosti Rohde & Schwarz vás provede pohodlně všemi úskalími měření.

Technologie ethernet vychází ze světa počítačových sítí, ale v současnosti se velmi dobře osvědčuje jako komunikační rozhraní pro mnoho jiných elektronických zařízení a systémů. Tento standard se například využívá v automobilovém průmyslu pro řízení robotů ve výrobních systémech. Vývojáři těchto zařízení musejí zaručit interoperabilitu (schopnost vzájemné spolupráce) svých zařízení, která ke komunikaci ethernetová rozhraní využívají. Proto je třeba vytvořit jednotné testovací procedury a kritéria přejímacích podmínek a také to, jak rychle nacházet případné chyby v návrzích. Testy shody s ethernetovými standardy umožňují rozsáhlé ověření rozhraní vycházející ze standardizovaných testovacích postupů a poskytují vývojovým pracovníkům hardwaru podporu při odstraňování chyb a schvalování jejich produktů.

Standardizované testy shody se standardy ethernet

Technologie ethernet byla vyvinuta Robertem Metcalfem v 70. letech minulého století jako komunikační protokol. Počátkem 80. let byl ethernet standardizován pracovní skupinou Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802 a následně neustále vyvíjen. Nejznámějšími elektrickými standardy technologie ethernet jsou 10Base-T, 100Base-TX a 1000Base-T (viz tabulka). Přepínače (switche) a servery využívají rozhraní s technologií ethernet 10GBase-T, protože umožňují vyšší propustnost dat. Všechna rozhraní používají dva nebo čtyři kroucené páry vodičů a obvykle konektory RJ-45.

Standard ethernet s nejnižší přenosovou rychlostí dat (10Base-T) využívá signál s kódováním Manchester. Ostatní standardy s vyššími přenosovými rychlostmi, které jsou zde uváděny, používají složitější schémata kódování pro přenos dat s až 16 elektrickými úrovněmi signálu.

Institut IEEE definoval testy shody pro elektrické charakteristiky rozhraní ethernet. Dokumentace popisuje rozsáhlé testy kvality signálu vysílače a některé testy kvality signálu přijímače. Specifikace definují testovací sestavy, testovací procedury a zvláštní testovací režimy. Uživatel musí při testování shody manuálně aktivovat testovací režimy, například zadáním odpovídajících vstupních hodnot registrů. Podrobné informace jsou uvedeny v dokumentaci použitého čipu ethernet.

Úplné testovací vybavení pro testy shody se standardy ethernet

Vývojoví pracovníci potřebují provádět testy shody se standardy ethernet na komponentách nebo zařízeních jako součást základního výzkumu a vývoje nebo při odstraňování chyb v jejich obvodech při integraci. Pro analýzu a ověřování aplikací je k dispozici kompletní řešení využívající digitální osciloskopy. Společnost Rohde & Schwarz nabízí pro své osciloskopy R&S RTO softwarové doplňky a testovací příslušenství, které je potřeba pro testy shody se standardy ethernet. Testovací příslušenství zahrnuje testovací přípravky vybavené všemi rozhraními od 10Base-T po 10Gbase-T, což zjednodušuje připojení sond osciloskopu k signálovým vodičům zkoušeného zařízení (obr. 1).

Obr1

Obr. 1 Testovací přípravek R&S RT-ZF2 pro technologii ethernet poskytuje všechna rozhraní od 10Base-T po 10GBase-T pro testování shody technologie ethernet. Slouží k připojení měřicích sond osciloskopu k různým signálovým linkám zkoušeného zařízení.

Testy shody se standardy ethernet kladou na osciloskopy vysoké nároky. Osciloskopy musí zaručovat dostatečně velký dynamický rozsah při zachování nízké úrovně šumu. Například v průběhu testů zkreslení vysílače nesmí zkreslení signálu vysílače překročit 10 mV, dokonce ani při nežádoucím signálu o velikosti 5,4 V (Ušš) a kmitočtu 20,833 MHz. Osciloskop by měl být navržen s ohledem na uvedené požadavky, aby v tomto kritickém testu zaručil přesné výsledky.

Měli byste volit takové testovací řešení, které je pro testování shody certifikováno mezinárodně uznávanou nezávislou laboratoří pro ověřování technologie ethernet. Laboratoř University of New Hampshire InterOperability Laboratory (UNH-IOL) potvrdila, že „osciloskop R&S RTO a software R&S Scope-Suite jsou v souladu s ověřenými postupy a metodami UNH-IOL“.

Program pro provádění automatizovaných testů

Uvádění nových hardwarových modulů do činnosti obvykle znamená pro vývojové pracovníky značnou časovou tíseň, a proto je důležité provádět odpovídající testy co nejrychleji. Snadno ovladatelný testovací program, jakým je například R&S ScopeSuite, přestavuje díky plné automatizaci měřicích procesů výrazné zlepšení vzhledem k ostatním řešením, která jsou nyní na trhu k dispozici. Integrovaný průvodce vás provede postupem, jak sestavit a spojit celé měřicí pracoviště, automaticky provede nastavení osciloskopu, případně i připojeného signálového generátoru a spektrálního nebo vektorového obvodového analyzátoru (obr. 2). Uvedené řešení vás zbaví časově náročné manuální konfigurace testu, provádí měření automaticky a rychle poskytuje přesné výsledky. V závěru měření můžete v několika krocích sestavit vytvořené protokoly a grafy do rozsáhlé dokumentace o měření.

Obr2

Obr. 2 Pokyny pro testovací případ testů shody technologie ethernet. Konfigurace testovacího přípravku je popisována vlevo, vpravo je zobrazen signál získaný osciloskopem z čipu v nastaveném testovacím režimu.

Program R&S ScopeSuite může být v závislosti na vašich požadavcích instalován do osciloskopu nebo do samostatného počítače. Pokud jej instalujete do osciloskopu, je vhodné používat doplňkový monitor, na němž můžete software R&S ScopeSuite ovládat myší, zatímco se současně na obrazovce osciloskopu zobrazují průběhy a výsledky.

Tab1

Testovací program by měl nabízet všechny definované měřicí procedury pro různé standardy technologie ethernet. Podle požadavků určitých úkolů můžete zvolit jednotlivé testy nebo ucelené skupiny testů. Obzvláště praktickou funkcí, kterou program R&S ScopeSuite nabízí, je automatická konfigurace po spuštění testovacího softwaru. Po dokončení všech kroků měření proběhne automaticky a výsledky testu by měly být zobrazovány přehledně a výstižně. Program R&S ScopeSuite vytvořený společností Rohde & Schwarz například zobrazuje výsledky testu s využitím zobrazení červeného, oranžového a zeleného světla semaforu.

Další praktická vlastnost: pokud se objeví vady signálu, lze test opakovat stisknutím jediného tlačítka. Po skončení měření můžete kompilovat odpovídající výsledky do zprávy o testu a získat kompletní systémovou dokumentaci s obrázky a tabulkami.

Shrnutí

Uživatelé, kteří hledají řešení pro testování shody se standardy ethernet, by měli dbát na to, aby dané řešení podporovalo aktuální varianty standardů ethernet, a na to, aby osciloskop poskytoval požadovaný vysoký dynamický rozsah. Řešení společnosti Rohde & Schwarz využívá modelovou řadu osciloskopů R&S RTO. Vstupní obvody s vynikajícím dynamickým rozsahem a nízkým šumem zaručují přesné výsledky dokonce i v kritických testech zkreslení vysílačů. Kompletní řešení také zahrnuje dva softwarové doplňky: R&S RTO-K22 pro standardy 10Base-T až 1000Base-T a R&S RTO-K23 pro standard 10GBase-T, společně s testovacím přípravkem R&S RT-ZF2. Testování ethernetového rozhraní je rozsáhle automatizováno a poskytuje přesné výsledky, které mohou být kompletně dokumentovány tak, aby to vyhovovalo vašim požadavkům.

O autorovi

Dr. Ernst Flemming je produktový manažer pro osciloskopy ve společnosti Rohde & Schwarz v Mnichově.

www.rohde-schwarz.cz

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik