基于fpga的智能误码测试仪

《基于fpga的智能误码测试仪》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于FPGA的智能误码测试仪

2、第1内容加载中...lunouseg(this)">１误码仪总体框图及误码测试原理１．１误码仪整体结构图１是该误码仪的整体设计框图。ｍ序列发生模块的主要功能是根据用户的速率要求产生测试序列——ｍ序列。实际设计时，采用ＣＣＩＴＴ建议的用于低速数据传输设备测试误码的ｍ序列，其特征多项式为Ｘ９＋Ｘ５＋１，周期为５１２。在外部附件的支持下，它还可以进行多种码型变换和调制解调。位同步模块的主要功能是从传来的码元中提取位同步信息——码元时钟并将这一时钟提供给本地序列同步模块，以便在本地恢复出与测试

3、序列同步的检验序列。序列比较模块用于比较检验序列与测试序列的一致性。通过比较就能知道经过被测信道传输后测试序列中有多少码元产生了错误，并以此评估被测信道的性能。由于ｍ序列是周期序列，所以测试序列与检验序列的比较必须在周期的同一位置开始进行（即同相）。这也是本地序列同步模块的另一项重要功能。完成了序列比较后，500)this.style.ouseg(this)">序列比较模块将实时地把传输的总码元数和误码数传送给单片机。单片机是整个误码仪的核心，它根据用户的选择控制各模块的正常工作，并根据各模块提供的状态向用户发出误码

4、事件、状态告警、故障提示等信息。在加电时对ＦＰＧＡ进行配置也是单片机的一项重要任务。实际设计时选用了性价比极高的ＦＰＧＡ——Ａｌｔｅｒａ公司的ＦＬＥＸ１０Ｋ１０。该器件的配置文件有１５Ｋ字节，因此选用了大容量的通用单片机ＡＴ８９Ｃ５５。存储器及时钟为用户查询误码信息提供了方便，为了简化电路设计，选用了Ｉ２Ｃ总线方式的Ｅ２ＰＲＯＭ（２４ＬＣ１２８）和专用时钟芯片（ＰＣＦ８５６３）。１．２主要模块特点在设计该误码仪时，根据ＦＰＧＡ的结构特点进行编程，采用了独特的算法，使该误码仪中位同步模块和本地序列同步模块具有较强的智能

5、处理能力。位同步模块可自适应地提取并跟踪位同步时钟。由于误码仪需要对多种非标准信道进行测试，因此它必须能在较宽的速率范围内工作。在位同步模块中采用了新型数字锁相算法，使该误码仪能在不知道发端发送速率的情况下对信号进行快速而准确的位同步处理。在单片机的配合下，还可向用户提供无信号提示、失步告警等多种信息。本地序列同步模块可实现快速序列同步。完成位同步后，误码仪还需进行序列同步。为了减少序列同步的时间，设计了快速序列同步算法，使误码仪能在不知道发送端ｍ序列发生器初始状态的情况下进行快速盲同步，并提供序列失步告警和序列失步

6、后快速恢复功能。因此，该误码仪不仅可以用于对信道进行闭环测试，而且还能方便地进行开环测试。１．３误码仪基本测试过程ｍ序列发生模块首先根据用户的速率要求发送测试序列。该序列经过被测信道传输后到达接收端，并送入位于ＦＰＧＡ内的位同步模块。位同步模块恢复码元时钟成功后，会将这一时钟送至其它模块，并通知单片机位同步成功。其它模块利用本地时钟完成检验序列恢复、同步及比较，并由此得到误码信息：误码数和总码数。该信息实时传送给单片机后，单片机每隔１秒进行一次误码率的计算，并将具体日期、时间和误码率大小显示在ＬＣＤ上。如果误码率大于

7、０则认为发生了一次误码事件，单片机会将此事件发生的时间和误码率的大小记录在储存器内，并通过ＲＳ２３２串口上传至ＰＣ机。500)this.style.ouseg(this)">２核心部分设计ＦＰＧＡ中的位同步模块和序列同步模块是实现误码仪的关键。这两个模块设计得好坏直接影响着误码仪的整体性能。同时，误码仪智能能力的实现也离不开单片机的有效工作。２．１位同步模块实际应用中，由于不同的被测信道采用不同的技术，因此其传输方式、传输速率、复杂程度都各不相同。这就要求误码仪中的位同步模块具有较强的适应能力。一般常见的同步方法如插

8、入导频法、滤波法等都无法满足信道多变的要求５。为此，根据数字锁相环的基本原理并结合ＦＰＧＡ的结构特点，研究了一种自适应的智能锁相算法，该算法可使误码仪在较宽的速率范围内对信号时钟进行智能提取和跟踪，具有较高的实用价值。图２是该位同步模块的结构框图。为了使接收端能快速、准确地提取码元时钟，发送端在发送ｍ序列前应先发送一定数量的０１０１序列（见图３中的Ｓ１），其中“０”和“１”的宽度与单个码元宽度相同。在接收端预先不知道信号单个码元宽度（即码元时钟）的情况下，位同步模块首先进行码元宽度检测。这一工作主要由码元宽度计数

9、器完成。该计数器在高速全局时钟驱动下分别对信号中的“０”、“１”电平进行宽度计数。由于发送的是０１０１序列，因此码元宽度计数器的计数值Ｎ将保持在一定阈值范围内，这一Ｎ值表示了发来信号码元宽度相当于Ｎ个全局时钟宽度。由此，位同步模块便获得了发来信号的单个码元宽度信息。之后，位同步模块在传输信号的上升沿或下降沿启动本地Ｎ计数器，产生与发端信号同频的