一致性测试与 plugfest:芯片如何被认证

适用读者 / 前置知识

  • 适用读者:模拟 IC 工程师为主,负责芯片验证、认证流程或规格对标;嵌入式工程师可了解测试体系全貌。
  • 前置知识:读过 SIC 是什么 与 收发器传播延迟对称性,知道收发器的关键指标(对称性、环路延迟、振铃抑制、EMC)分别是什么、怎么测。

正文

认证不是”一步到位”,而是一条分层路径

一颗 CAN 收发器从流片到进入整车,要过的关卡分属不同体系:协议、物理层、EMC、可靠性、互操作。它们各管一段,缺一不可:

flowchart LR
    A["流片<br/>工程样片"] --> B["实验室表征<br/>对标 ISO 11898-2 参数"]
    B --> C["协议一致性<br/>ISO 16845-1"]
    B --> D["物理层一致性<br/>ISO 16845-2"]
    B --> E["IC 级 EMC 评估<br/>IEC 62228-3"]
    C --> F["互操作实测<br/>CiA plugfest"]
    D --> F
    E --> F
    F --> G["可靠性认证<br/>AEC-Q100"]
    G --> H["车规准入 / 量产"]

协议一致性:ISO 16845-1

ISO 16845-1:2016 规定 CAN 一致性测试计划的第一部分:数据链路层(DLL)与物理信令(PCS) 的一致性测试用例,覆盖 Classical CAN 与 CAN FD。它测的是”协议控制器侧的行为是否符合标准”——帧格式、位填充、错误处理、仲裁、位定时相关规则。针对新版 ISO 11898-2:2024/2026 的修订草案 ISO/DIS 16845-1(编号 90696)正在制定中。

  • 测什么:控制器行为与协议规则的一致性(对收发器芯片而言,更多是配套控制器的验证);
  • 怎么测:一致性测试系统按 ISO 16845 测试用例自动执行,由测试机构/工具厂商提供(CAN FD 一致性测试系统条目)。

物理层一致性:ISO 16845-2

ISO 16845-2:2018 规定针对 ISO 11898-2:2016 高速介质访问单元(HS-MAU) 的静态与动态测试,直接覆盖收发器芯片:包含 Tx/Rx 延迟对称性、位时序、环路延迟等测量项。这是收发器芯片一致性测试的直接依据;针对 ISO 11898-2:2024/2026 的修订草案 ISO/DIS 16845-2(编号 90695)正在制定中,也就是说 SIC 时代的一致性测试要求正在随新版规范升级。

  • 测什么:对称性、位时序、环路延迟等物理层动态参数;
  • 对设计的意义:设计阶段就应按 Part 2 测试项预留可测性——测试模式、对称性校准接口,否则流片后无法表征某些参数。

IC 级 EMC 评估:IEC 62228-3

协议与物理层参数只解决”能不能通”,不解决”会不会干扰别人、怕不怕被干扰”。IEC 62228-3:2019(集成电路—收发器 EMC 评估—第 3 部分:CAN 收发器)规定 CAN 收发器 IC 的 EMC 评估方法,包括:

  • 测试板规范:去耦、共模扼流圈、终端等标准配置;
  • 传导发射:150 kHz ~ 1 GHz 频率范围的发射测量;
  • 射频抗扰度:注入干扰下的性能评估。

这是 CISPR 25 在收发器芯片层面的落地测试标准,与 ISO 11898-2 的 EMC 条款配套使用。收发器选型与设计阶段就应把 IEC 62228-3 的测试板方案考虑进评估环境,量化的发射与抗扰度余量是”这颗芯片 EMC 好不好”的直接判据。

可靠性认证:AEC-Q100

EMC 和一致性都过了,还要过可靠性——车规 IC 的准入门槛 AEC-Q100:温度循环、高温工作寿命、ESD、闩锁、湿度等系列压力测试,按工作温度范围分 Grade 0~3(如 Grade 0 为 -40 °C ~ +150 °C)。车规 CAN 收发器需通过相应等级并在数据手册标注(如 TJA1463/TJA1464 标注 AEC-Q100 Grade 1)。

互操作实测:CiA plugfest

一致性测试证明”你符合标准”,但多个厂商的芯片各自符合标准,未必能在一起协同工作——这正是 plugfest 存在的意义。

CiA 定期组织的 plugfest / 互操作测试:多家厂商的收发器、控制器、线束与测试工具接入同一 CAN 总线,按统一测试矩阵实测互操作与兼容性。它介于一致性测试与整车量产之间,是协议演进期(如 CAN FD SIC 推广阶段)的关键验证环节。

flowchart TB
    P["CiA plugfest 互操作测试"] --> A["多家厂商收发器/控制器混接<br/>同一总线"]
    P --> B["统一测试矩阵<br/>位定时 · TDC · 收发器参数协同"]
    P --> C["发现'各自过检但无法协同'的问题<br/>如对称性/振铃参数收敛性"]
    A --> D["对照测试结果修订设计与规格"]
    B --> D
    C --> D
    D --> E["带着修订版再次参加 / 发布"]

参加前建议:先通过一致性测试自测,再带着自研芯片参加互操作实测;重点是让边沿对称性、位时序裕量、TDC 行为在多厂商混搭的网络里收敛。Wosnitza 2017 年论文就披露了高速 CAN 互操作测试的教训:不同厂商 SIC/HS-CAN 收发器混用时,参数必须收敛才能真正互操作。

自研芯片的完整路径小结

阶段依据测什么谁来测
实验室表征ISO 11898-2 参数条款驱动、阈值、对称性、环路延迟、振铃抑制自研团队(参考 Hancock 2020 的示波器方法)
协议一致性ISO 16845-1DLL + PCS 行为一致性测试系统/实验室
物理层一致性ISO 16845-2HS-MAU 对称性/位时序/环路延迟一致性测试系统/实验室
IC 级 EMCIEC 62228-3传导发射 + 射频抗扰度EMC 测试系统/实验室
可靠性AEC-Q100温度、寿命、ESD、闩锁等第三方实验室
互操作CiA plugfest多厂商混搭网络实测CiA 组织(CiA 会员)

针对 SIC 收发器,关注新版 ISO 11898-2:2024/2026 配套的 ISO/DIS 16845-1/-2 修订草案——旧版 Part 2 针对 2016 版规范,SIC 新增的振铃抑制等动态参数如何纳入一致性测试,是当前行业正在明确的议题。

关键结论

  1. 收发器认证是分层路径:ISO 16845-1(协议/数据链路)、ISO 16845-2(物理层/HS-MAU)、IEC 62228-3(IC 级 EMC)、AEC-Q100(可靠性)、CiA plugfest(互操作)。
  2. ISO 16845-2 直接测收发器的延迟对称性、位时序、环路延迟,设计阶段就应预留测试模式与校准接口(可测性设计)。
  3. IEC 62228-3 是 CISPR 25 在芯片层面的落地:测试板规范 + 150 kHz~1 GHz 传导发射 + 射频抗扰度,是”芯片 EMC 好坏”的可量化判据。
  4. plugfest 验证”各自符合标准 ≠ 能协同工作”,是多厂商混搭网络下位定时/TDC/收发器参数收敛性的实测;SIC 时代新版一致性测试(ISO/DIS 16845-1/-2)正在制定中。
  5. AEC-Q100 是车规可靠性准入门槛(分 Grade 0~3),与上述功能/EMC 测试并行但独立。

动手验证

① 做一份”对标检查表”(模拟 IC 方向,无需硬件):

  1. 打开 ISO 16845-2 条目,列出它覆盖的测试项(对称性、位时序、环路延迟…);
  2. 对照你正在设计/选型的收发器数据手册,逐项确认”手册里有没有对应参数、有没有对应测试模式引脚/寄存器”;
  3. 把缺口写成”可测性设计待办”:没有测试模式就无法流片后表征——这是设计阶段就要定的。

② 走一遍 plugfest 参与流程(纸上推演):

  1. 确认所在团队/公司是否为 CiA 会员(plugfest 通常要求会员资格,见CiA plugfest 条目);
  2. 列出参加前要自测的项:一致性测试(ISO 16845 系列)、EMC 摸底(IEC 62228-3)、典型拓扑下的 5 Mbit/s 长稳测试;
  3. 设计一份”混搭矩阵”:自研芯片 × {TJA1463, TCAN1463, TJA1044(非 SIC)} 的发送/接收配对,预判哪些组合可能暴露对称性/振铃收敛问题。

③ 读一手材料:通读 Wosnitza 2017(互操作测试教训) 与 Hancock 2020(表征方法),分别提炼 3 条”互操作最容易翻车”和 3 条”表征最容易测错”的点。

参见