高學(xué)嚴(yán)　彭魏魏

摘 要：誤碼測試儀是用于測量數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及其信道工作質(zhì)量的一個重要儀器。是通信系統(tǒng)可靠性的測量工具，誤碼測試儀廣泛地應(yīng)用于通信設(shè)備的生產(chǎn)調(diào)試、檢驗以及日常維護(hù)等方面。根據(jù)此功能研究并設(shè)計了一種基于C8051F310及DS2174QN的誤碼測試儀，詳細(xì)地分析和介紹了各個模塊的工作原理。

關(guān)鍵詞：誤碼測試；C8051F310；DS2174QN

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，數(shù)字通信已成為人們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾囊徊糠?。?shù)字通信因其通信速度快、容量大、抗干擾能力強(qiáng)、通信距離遠(yuǎn)、通信保密性好等特點而得到廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。所以數(shù)字通信的傳輸可靠性就尤為重要，而誤碼測試儀作為評估數(shù)據(jù)傳輸通道質(zhì)量的重要工具被廣泛地應(yīng)用。

反映數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及其通信信道工作質(zhì)量的一個重要指標(biāo)是誤碼率。誤碼率就是誤碼測試儀通過檢測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)誤碼的指標(biāo)。誤碼測試儀是對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量進(jìn)行測試的一種工具。傳統(tǒng)的誤碼儀大多數(shù)都具備諸如操作簡單、結(jié)果直觀、精確等優(yōu)點，但也存在體積偏大、價格昂貴、測試頻率點固定，頻率范圍小等缺點，只能適用于某些專用信道測試。因此分析和對比了現(xiàn)有的誤碼儀，研究和設(shè)計了一種基于C8051F310及DS2174QN的誤碼測試儀。

1 測試原理及組成

1.1 誤碼測試儀框圖如下圖

1.2 測試原理

PC主機(jī)設(shè)置誤碼測試儀的參數(shù)，將測試用的偽隨機(jī)碼型、測試時間、速率和啟動信號等參數(shù)傳送到C8051F310中，然后C8051F310先設(shè)置SI514的輸出速率，再設(shè)置DS2174QN產(chǎn)生偽隨機(jī)碼型，最后啟動誤碼測試儀運行的同時計時。DS2174QN在收到啟動信號以后會根據(jù)設(shè)置產(chǎn)生相應(yīng)的偽隨機(jī)碼型運行，將數(shù)據(jù)通過發(fā)射端輸出到待測試設(shè)備中，待測設(shè)備接收到數(shù)據(jù)再傳回DS2174QN接收端，然后開始判斷同步頭是否同步，當(dāng)同步檢查正確以后開始檢測是否有誤碼，在測試的同時DS2174QN會將檢測到的數(shù)據(jù)個數(shù)保存到48位存儲區(qū)域中，如果有誤碼產(chǎn)生也會將誤碼的個數(shù)保存到一個48位的存儲區(qū)域中。在測試的過程中PC主機(jī)通過C8051F310定時讀取誤碼個數(shù)，判斷是否有誤碼產(chǎn)生，同時在PC主機(jī)的界面上顯示結(jié)果。

2 硬件設(shè)計

⑴DS2174QN是一個軟件可編程的測試模式發(fā)生器，接收器，分析儀，能夠滿足最嚴(yán)格的錯誤，是增強(qiáng)的比特誤碼率測試儀（EBERT），通過8位并行端口控制，其具有生成和檢測數(shù)字模式分析和故障排除數(shù)字通信系統(tǒng)，它具有位串行，半字節(jié)并行，字節(jié)并行數(shù)據(jù)接口和獨特的同步偽隨機(jī)碼的形式2n-1，其中n可以取從1到32的值，和用戶定義的任何長度的最多為512個八位位組的重復(fù)圖案。串行模式下的時鐘頻率最高達(dá)為155MHz，字節(jié)模式為80MHz。輸入時鐘范圍100KHZ～155MHZ。有48位計數(shù)和誤碼計數(shù)寄存器，可以軟件編程控制位誤碼插入。

⑵在此設(shè)計應(yīng)用中使用Silicon Laboratories公司的SI514晶體振蕩器，給DS2147QN提供參考時鐘，其工作頻率范圍100 KHz～250MHz，RMS抖動低于0.3 ps，并可以支持PECL、LVDS、CMOS和CML各種電平形式的輸出。

⑶C8051F310屬于Silicon Labs的小外型微控制器系列。C8051F310在極小的封裝中集成了高速8051 CPU、Flash存儲器和高性能模擬電路，允許設(shè)計者在提高系統(tǒng)性能的同時，大大減少所需元件的數(shù)目。具有高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP-51內(nèi)核（可達(dá)25MIPS），高精度可編程的25MHz內(nèi)部振蕩器，具有全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)），具有真正10位200ksps的25通道單端/差分ADC，有16KB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲器和1280字節(jié)片內(nèi)RAM。還有硬件實現(xiàn)的SMBus/I2C，增強(qiáng)型UART和增強(qiáng)型SPI串行接口，4個通用的16位定時器，具有5個捕捉/比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數(shù)器/定時器陣列（PCA），片內(nèi)上電復(fù)位、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器，片內(nèi)電壓比較器，29個端口I/O。

3 下位軟件工作設(shè)計

系統(tǒng)上電之后C8051F310對系統(tǒng)進(jìn)行默認(rèn)配置，然后等待PC指令，當(dāng)接收到指令以后根據(jù)指令的解釋執(zhí)行分別配置SI514和DS2174QN，啟動誤碼測試儀運行測試誤碼，測試過程中定時300MS檢查是否有誤碼產(chǎn)生，誤碼測試儀運行的過程中C8051F310還精確計時，當(dāng)計時到或接收到PC主機(jī)停止指令以后即停止運行誤碼測試儀，同時判斷是否有誤碼產(chǎn)生。

4 上位監(jiān)控界面功能

PC主機(jī)顯示的界面為上位機(jī)界面，主要用于設(shè)置偽隨機(jī)碼型、速率和運行時間，顯示運行結(jié)果，還有誤碼測試儀的啟動和停止。其中碼型可以設(shè)置2n-1，其中n可以取從1到32的值，速率從100KHZ～155MHZ，運行時間小于等于1000小時，顯示的結(jié)果是誤碼個數(shù)。

5 結(jié)語

本誤碼測試儀已成功開發(fā)并應(yīng)用，效果滿意，體積小、成本低、操作簡單、運行穩(wěn)定，可以代替進(jìn)口的誤碼測試儀使用?，F(xiàn)已批量使用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]SILICON LABS.C8051F310資料手冊.2011.3.

[2]SILICON LABS.SI514資料手冊.2004.11.

[3]DALLAS.DS2174QN資料手冊.