作者:菲利普·布洛克，小路易斯·本顿，乔文·旺索

被动进入被动启动(PEPS)技术已成为汽车市场无钥匙操作的标准。PEPS是一个安全的无线通信系统，您可以在不使用钥匙的情况下锁定和解锁车辆，并启动和停止车辆。嵌入在钥匙链上的电子功能可与车辆交互(见图1)，包括被动启动和停止、被动锁、远程无钥匙进入、固定器、唤醒钥匙链和钥匙链定位。这些功能由嵌入在fob本身中的主要模块控制。当钥匙链电池电量不足时，通过将钥匙链放在启动按钮上并按下，制动器可以启动车辆。

图1:该图说明了钥匙卡内的组件如何对应于汽车本身的功能。

PEPS-to-vehicle生态系统需要几个关键模块才能发挥作用，包括低频(LF)发射机、固定器、射频(RF)发射机(密钥卡)和收发器(车辆侧)，以及微控制器(MCU)。密钥链上的每个模块都提出了特定的测试挑战和限制，需要为密钥链电路的测试优化测试计划和流程，如图2所示。

图2:密钥链体系结构描述了密钥链内的主要组件，以及如何在Advantest V93000测试系统上测试每个组件的表示。

图2中右上角的覆盖率百分比表示整个测试流的测试时间。大约三分之二的测试覆盖致力于LF结构(模拟)和MCU(数字)，另外19%的测试集中在电源管理和参数测试。其余6%的测试覆盖范围涉及在没有射频接收能力的情况下，在低于1 GHz频段具有传输功能的RF模块的测试。

测试需求的组合，以适应PEPS密钥fob中包含的所有不同技术，使其成为展示Advantest V93000 SoC测试平台的多功能性的理想设备，包括AVI64和PS1600 pin卡。测试解决方案采用了全面的方法来测试钥匙链中的每个模块。本文总结了测试方法的关键方面。

PEPS测试方法要素

数字

数字测试使用两种标准方法与IC通信:

• 串行编程接口(SPI) -标准通信协议用于通过直接访问RAM来测试所有非mcu(非数字)结构。然而，由于与HVSP协议相比，通信速度较慢，到EEPROM的编程时间大约为每字节10ms。
• 高压串行编程(HVSP) -用于快速访问EEPROM的FLASH和MCU核心测试，这种专有协议比SPI快得多，每页FLASH和EEPROM编程时间为3到4ms(每页16字节长)。

必须执行的一个关键数字测试是测量将页面编程到FLASH的时间(16字节)。页面程序完成时间因设备而异。测量和检测编程时间结束的典型测试方法是，当编程事件完成时，设备断言引脚的状态为高时，在模式向量中实现匹配循环计数器操作码。但是，这种方法的实现禁止在同一通道引脚上并行使用PS1600的时间测量单元(TMU)功能来精确测量页面程序时间。

开发的测试方法包括使用快速开发接口(RDI) API，这是一种包装了Advantest标准应用程序编程接口(API)的代码结构。该API基于面向对象编程，封装了固件命令，支持无缝执行多个命令。这通过极大地简化软件开发来创造竞争优势，并且凭借V93000的多端口功能，它可以在特定引脚或引脚组上实现更高的定时分辨率。比较器功能的使用允许在固定时间内频闪信号的电平变化。

电源管理

PEPS中的电力减弱检测电路是实现最佳测试时间的一个挑战。在典型的测试方法中，从高到低进行电压扫描以检测停电状态阈值，然后从低到高进行电压扫描以搜索恢复阈值水平。通过实施四种不同的测试方法，进行了一项实验，以确定测试停电检测电路的最优化方法，如图3所示。总而言之，实现每管脚参数测量单元(PPMU)作为任意波形发生器(AWG)产生了最快的测试时间和最小的测试仪器延迟依赖性。

图3:四种不同的电力不足检测方法的调查-与其他三种方法相比，PPMU作为AWG方法所消耗的测试时间只占一小部分

低频试验

钥匙链上的接收信号强度指示器(RSSI)电路指示了钥匙链相对于车辆的接近性和位置。3D LF引脚是信号传输和检测频率为125 kHz的应答器，检测振幅水平低至1.0 mV的峰值差分。低频信号测试需要一个复杂的板上电路，以获得从1 mV到8 V峰值的AWG振幅电平。由于负载板的实际需求，以实现这些具有振幅范围的电路，使用超大尺寸的负载板，延伸到测试场的两侧。RSSI值只能在设备中特定寄存器的LF信号电平转换完成后才能读取。此外，还有一个可以连续读取的寄存器，以检查RSSI转换的状态。

因此，该测试的正确测试方法是实现来自RDI的条件Go-No-Go (COGO) API，以持续检查转换的状态。这种方法与设备的应用相对应。然而，由于使用COGO判断每个事件固有的长延迟(如图3所示)，在读取RSSI转换之前实现了一次性固定时间延迟。

另一个主要的低频测试涉及到用于固定器的应答器。位于车辆启动按钮上的钥匙链将由位于启动按钮周围的车辆线圈供电，以实现钥匙链与车辆之间的通信。该测试需要AWG和数字化仪(DGT)仪器来获取LF引脚上的调制波形。

密钥链和车辆之间的通信分为三个阶段，如图4所示——启动(激活密钥链)、写入模式(车辆向密钥链发送经过验证的消息)和读取模式(密钥链响应另一条经过验证的消息)。源和接收波形的后期处理使用自定义数字信号处理(DSP)功能以及内置的V93000的DSP api。

图4:钥匙链上LF引脚上的钥匙链和车辆之间的应答器通信。

射频测试

振幅移位键控(ASK)调制用于将射频认证信号从钥匙链传输到车辆。测试周期为12.5 us的调制信号的占空比至关重要，当设置在测试模式时，由外部引脚切换。设备本身以2 us周期运行。因此，排序器必须实现多端口，以便在不同的时间驱动两组端口。该测试方法还包括射频点交错技术，利用V93000的8点并行测试能力与2个RF FE24卡。图5说明了所采用的测试标准和方法。后处理包括捕获复杂波形，将波形转换为均方根以创建突发包络，执行移动平均以过滤掉噪声，并搜索所有下降边和上升边以计算占空比。

图5:这里总结了发射ASK占空比测试方法。

软件/硬件技术

LF测试需要在8个站点共享AWG和Digitizer仪器(MCE 4源和4个测量单元)，从而增加了测试时间，降低了多站点效率。在测试方法中实现SEMI_PARALLEL块可以执行单个测试周期，从而最大化多站点效率。连接到AWG和DGT的测序器被放置在SEMI_PARALLEL块中，如图6所示。方法1是最常见的实现。但是，设置模式将在同一站点上执行多次。相反，方法2是效率最低的，但如果设置模式只能对每个站点执行一次以避免设备状态的更改，则可以作为一种选择。

图6:这里展示的是共享资源的两种最常见的SEMI_PARALLEL块测试流方法。

作为测试解决方案的一部分实现的另一种测试方法技术包括使用RDI和MAPI api来解决特定模式或事件下的每个站点设备故障，如图7所示。RDI用于模式的初始生成和执行。MAPI api随后用于在特定的失败站点上重新执行RDI生成的模式。这种方法允许在测试方法中恢复设备，以节省测试时间，并且不应用刺激和重新测试已经通过的位置。

图7:RDI和MAPI使用的组合使每个站点的设备故障得以解决。

在硬件方面，使用继电器驱动电路(SN74LS04DR和MDC3105LT1G)，仅使用一个实用引脚即可同时驱动G3VM-41QR10TR05等8个继电器。这种技术可以在负载板上实现许多电路路径，但在测试器中忽略了PMUX卡的需要。随后，测试负载板设计需要校准每个测试地点的每个信号路径和电路。有一个板上EEPROM存储校准偏移和损失。由于EEPROM内存空间的限制，每个校准值都使用IEEE754浮点标准进行压缩。根据精度要求，此方法支持大于50%的十进制值压缩评级。

总之，在硬件和软件开发中都存在许多挑战，以创建优化测试时间和效率的测试解决方案，如图8所示。

图8:PEPS密钥卡测试方案总结与挑战

由于该设备针对汽车应用，因此必须在冷、室温和热温度范围内进行测试。温度变化会影响负载板上电路的性能，必须针对每个温度范围进行校准。MCU核心必须在多个不同的电压电平下进行测试，这需要模式排序器在每个电平变化时同步。此外，测试LF电路需要大量改变AWG的振幅水平，这需要额外的设置和执行时间，这可能会增加测试时间并降低效率。

注:本文节选自Virtual VOICE 2021年最佳论文，由与会者投票选出。来自Microchip Technology的Jonvyn Wongso, Daniel Marstein和Krishna Vangapalli共同撰写了原始论文，他们的研究和开发工作对这个项目来说是无价的。

菲利普·布洛克(Philip Brock)是优势科技公司的应用工程师和咨询经理。

小路易斯·本顿(Louis Benton, Jr.)是Advantest公司的应用工程师和咨询总监。

Jonvyn Wongso是Microchip公司的技术人员和测试工程师。