基于C8051F310及D2174QN的誤碼測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高學(xué)嚴(yán)　彭魏魏

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

關(guān)鍵詞：誤碼測(cè)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(diǎn)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(cè)試儀作為評(píng)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(gè)重要指標(biāo)是誤碼率。誤碼率就是誤碼測(cè)試儀通過檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)誤碼的指標(biāo)。誤碼測(cè)試儀是對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量進(jìn)行測(cè)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(jiǎn)單、結(jié)果直觀、精確等優(yōu)點(diǎn)，但也存在體積偏大、價(jià)格昂貴、測(cè)試頻率點(diǎn)固定，頻率范圍小等缺點(diǎn)，只能適用于某些專用信道測(cè)試。因此分析和對(duì)比了現(xiàn)有的誤碼儀，研究和設(shè)計(jì)了一種基于C8051F310及DS2174QN的誤碼測(cè)試儀。

1 測(cè)試原理及組成

1.1 誤碼測(cè)試儀框圖如下圖

1.2 測(cè)試原理

PC主機(jī)設(shè)置誤碼測(cè)試儀的參數(shù)，將測(cè)試用的偽隨機(jī)碼型、測(cè)試時(shí)間、速率和啟動(dòng)信號(hào)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(dòng)誤碼測(cè)試儀運(yùn)行的同時(shí)計(jì)時(shí)。DS2174QN在收到啟動(dòng)信號(hào)以后會(huì)根據(jù)設(shè)置產(chǎn)生相應(yīng)的偽隨機(jī)碼型運(yùn)行，將數(shù)據(jù)通過發(fā)射端輸出到待測(cè)試設(shè)備中，待測(cè)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(cè)是否有誤碼，在測(cè)試的同時(shí)DS2174QN會(huì)將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)保存到48位存儲(chǔ)區(qū)域中，如果有誤碼產(chǎn)生也會(huì)將誤碼的個(gè)數(shù)保存到一個(gè)48位的存儲(chǔ)區(qū)域中。在測(cè)試的過程中PC主機(jī)通過C8051F310定時(shí)讀取誤碼個(gè)數(shù)，判斷是否有誤碼產(chǎn)生，同時(shí)在PC主機(jī)的界面上顯示結(jié)果。

2 硬件設(shè)計(jì)

⑴DS2174QN是一個(gè)軟件可編程的測(cè)試模式發(fā)生器，接收器，分析儀，能夠滿足最嚴(yán)格的錯(cuò)誤，是增強(qiáng)的比特誤碼率測(cè)試儀（EBERT），通過8位并行端口控制，其具有生成和檢測(cè)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(dú)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(zhǎng)度的最多為512個(gè)八位位組的重復(fù)圖案。串行模式下的時(shí)鐘頻率最高達(dá)為155MHz，字節(jié)模式為80MHz。輸入時(shí)鐘范圍100KHZ～155MHZ。有48位計(jì)數(shù)和誤碼計(jì)數(shù)寄存器，可以軟件編程控制位誤碼插入。

⑵在此設(shè)計(jì)應(yīng)用中使用Silicon Laboratories公司的SI514晶體振蕩器，給DS2147QN提供參考時(shí)鐘，其工作頻率范圍100 KHz～250MHz，RMS抖動(dòng)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(chǔ)器和高性能模擬電路，允許設(shè)計(jì)者在提高系統(tǒng)性能的同時(shí)，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(chǔ)器和1280字節(jié)片內(nèi)RAM。還有硬件實(shí)現(xiàn)的SMBus/I2C，增強(qiáng)型UART和增強(qiáng)型SPI串行接口，4個(gè)通用的16位定時(shí)器，具有5個(gè)捕捉/比較模塊和看門狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)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(gè)端口I/O。

3 下位軟件工作設(shè)計(jì)

系統(tǒng)上電之后C8051F310對(duì)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(dòng)誤碼測(cè)試儀運(yùn)行測(cè)試誤碼，測(cè)試過程中定時(shí)300MS檢查是否有誤碼產(chǎn)生，誤碼測(cè)試儀運(yùn)行的過程中C8051F310還精確計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到或接收到PC主機(jī)停止指令以后即停止運(yùn)行誤碼測(cè)試儀，同時(shí)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(yùn)行時(shí)間，顯示運(yùn)行結(jié)果，還有誤碼測(cè)試儀的啟動(dòng)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(yùn)行時(shí)間小于等于1000小時(shí)，顯示的結(jié)果是誤碼個(gè)數(shù)。

5 結(jié)語

本誤碼測(cè)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(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，可以代替進(jìn)口的誤碼測(cè)試儀使用?，F(xiàn)已批量使用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]SILICON LABS.C8051F310資料手冊(cè).2011.3.

[2]SILICON LABS.SI514資料手冊(cè).2004.11.

[3]DALLAS.DS2174QN資料手冊(cè).