CS21354在手持式2M誤碼測試儀中的應(yīng)用

1 手持式2M誤碼測試儀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
    手持式2M誤碼測試儀集2M誤碼測試分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)圖形顯示三種功能于一體。該儀器是通過采用嵌入式設(shè)計(jì)技術(shù)，把FPGA、成幀器、LCD控制器等核心部件進(jìn)行系統(tǒng)集成，并利用LCD圖形顯示等現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的一種綜合設(shè)計(jì)，具有功能強(qiáng)大、技術(shù)含量高、體積小、重量輕等特點(diǎn)，攜帶和操作十分方便，有很強(qiáng)的實(shí)用性和良好的市場前景，代表了當(dāng)今電子測量儀器的一種發(fā)展趨勢。2M誤碼測試儀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖l所示。

硬件部分中CS21354芯片：接收方向的時(shí)鐘／數(shù)據(jù)恢復(fù)電路可以接收到的AMI／HDB3編碼的E1信號轉(zhuǎn)換為串行的非歸零(NRZ)El碼流。接收靈敏度為一18 dB，可滿足短距離(<900米)的應(yīng)用。發(fā)送方向可以產(chǎn)生滿足G．703模板的E1波形，滿足75 W同軸電纜或120 W雙絞線應(yīng)用。對抖動(dòng)的抑制特性滿足G．823、G．705的要求。FPGA模塊：主要用于流量發(fā)生和流量統(tǒng)計(jì)。外圍電路：包括USB接口、LCD及觸摸屏、數(shù)據(jù)輸入輸出接口、存儲(chǔ)單元、語音接口、通信接口、JTAG接口等電路模塊和接口。電源模塊：提供整個(gè)設(shè)備的電源供應(yīng)，包括電池供電和外接電源供電兩種方式。由于是手持式設(shè)備，采用電池供電時(shí)，整個(gè)設(shè)備應(yīng)該能待機(jī)5個(gè)小時(shí)、正常工作2個(gè)小時(shí)以上。
1．1 人機(jī)接口模塊
    人機(jī)接口分顯示和鍵盤兩部分。顯示模塊采用可顯示漢字和圖形的圖形點(diǎn)陣式液晶顯示屏。漢字顯示方便用戶使用。圖形顯示可使用統(tǒng)計(jì)圖表、曲線等多種顯示方式來表達(dá)要顯示的內(nèi)容，使顯示內(nèi)容更加生動(dòng)。由于儀器為手持式的，顯示屏的外形要小，所以要求顯示像素的尺寸也要小，這樣才能有足夠的像素點(diǎn)陣。顯示屏模塊還要帶有顯示控制器、顯示緩沖器和背光電源，以便在現(xiàn)場光線不足時(shí)使用。鍵盤模塊分為兩組：組合鍵和功能鍵。組合鍵在不同的層次界面下通過軟件來控制．實(shí)現(xiàn)不同的功能，并在顯示屏上顯示。而一部分功能必須由功能鍵來完成，一個(gè)單元的鍵對應(yīng)一個(gè)功能，如控制光標(biāo)移動(dòng)的上、下、左、右鍵。
1．2 2M測試模塊
    2M測試模塊可以完成數(shù)字口的全部測試工作，包括HDB3碼的編碼和解碼、時(shí)鐘提取、測試圖案的產(chǎn)生和檢測、各種幀格式信號的產(chǎn)生以及告警信號的產(chǎn)生及檢測等。本設(shè)計(jì)采用的是深圳市芯海科技有限公司的CS21354。
    CS21354集成了先進(jìn)的成幀器、收發(fā)滑動(dòng)緩存器和一個(gè)片內(nèi)短、長特理線路接口，當(dāng)將其用作El接口時(shí)，其幀結(jié)構(gòu)符合CCITT G．704、G．706和G．732協(xié)議。CS21354內(nèi)含有El成幀器和3個(gè)HDLC控制器，可提供2．048 Mb／s的El數(shù)據(jù)接口，完成E1信號轉(zhuǎn)換，還具AMI、HDB3及B8ZS線路編碼，幀標(biāo)志的產(chǎn)生、零比特的插入和刪除、CRC碼的產(chǎn)生和校驗(yàn)、鏈路檢測、錯(cuò)誤報(bào)警及相應(yīng)的處理功能。CS21354包括接收線路接口單元(Receive LIU)、抖動(dòng)消除器(JAT)、背板接口(Backplane interface)、時(shí)鐘合成適配器(CSAD)、數(shù)據(jù)接收器(Transmit LIU)、El成幀器(ETST)、發(fā)送線路接口單元(Transmit LIU)、微處理器接口(MPU)和連接測試接入端口組(JTAG)、彈性存儲(chǔ)單元(ELST)十個(gè)主要部分。
1．3 存儲(chǔ)模塊
    存儲(chǔ)模塊用于記錄監(jiān)測結(jié)果，并提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘，主要器件是非易失性存儲(chǔ)器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，本設(shè)計(jì)采用Dallas公司的DSl746型模塊．內(nèi)含128 K字節(jié)的非易失RAM和實(shí)時(shí)時(shí)鐘。它有如下主要特征：集成了NV SRAM、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、晶振、電源失效控制電路和鋰電池；內(nèi)含的訪問時(shí)鐘寄存器方式與靜態(tài)RAM完全相同，這些寄存器位于RAM中最高的8個(gè)地址；完全的非易失性，可在缺少電源的條件下工作10年以上；帶有電池電壓指示標(biāo)志；具有電源失效寫保護(hù)，允許±10％的VCC電源容差。

2 2M測試模塊設(shè)計(jì)
2.1 電路設(shè)計(jì)

    2M測試模塊由CS21354及其外圍電路組成，載有時(shí)鐘信號的單極信號和參考電壓從接收端口引入，并由時(shí)鐘與數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊進(jìn)行B8ZS和HDB3解碼，時(shí)鐘和PCM數(shù)據(jù)恢復(fù)、線路編碼混亂監(jiān)測及信號丟失檢測。當(dāng)可編程連續(xù)比特周期極限內(nèi)的線路脈沖輸入的正負(fù)方向上都沒有脈沖時(shí)，模塊則指示為信號丟失。一旦出現(xiàn)一個(gè)單獨(dú)線路脈沖，指示即被消除。當(dāng)檢測到線路信號丟失或出現(xiàn)時(shí)，即產(chǎn)生中斷。背板收接口輸出包含BRPCM所有時(shí)隙2.048Mbit/s的串行數(shù)據(jù)流，BRFP信號可以指示每256bit幀的第一比特，或是CRC復(fù)幀的第一幀的第一比特。所以接收背板信號背板時(shí)鐘保持同步。

    E1轉(zhuǎn)發(fā)器產(chǎn)生2046kbit/s數(shù)據(jù)流、生產(chǎn)幀、CRC復(fù)幀及CAS復(fù)幀。與傳輸單信道串行控制器（TPSC（一致，E1-TRAN塊提供空閑碼置換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，信令源與CAS數(shù)據(jù)及數(shù)字音頻插入的單時(shí)隙控制。HDLC轉(zhuǎn)發(fā)器（TDPR）和傳輸信道插入（TXC1）塊串的時(shí)隙16均支持普通信道信令（CCS），CCS支持AIS和TS16AIS的傳輸出及遠(yuǎn)端警報(bào)（RAI）和遠(yuǎn)端多幀警報(bào)信號的傳輸。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

    誤碼儀的軟件按照軟件工程的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)?？煞譃橐韵聨讉€(gè)部分：初始化模塊、鍵盤模塊、運(yùn)算處理模塊、顯示模塊、管理控制模塊、存儲(chǔ)操作模塊和打印模塊。

    系統(tǒng)的初始化模塊包括開機(jī)自檢、硬件參數(shù)初始化等；鍵盤模塊對面板上的用戶輸入進(jìn)行分析處理，并轉(zhuǎn)到管理控制模塊，通過調(diào)用相關(guān)函數(shù)實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行處理；算法處理模塊對從CS21354輸入的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并由狀態(tài)顯示模塊顯示程序運(yùn)行時(shí)的各種狀態(tài)；存儲(chǔ)操作模塊對各次操作結(jié)果和分析進(jìn)行記錄，并對記錄進(jìn)行管理，打印模塊完成對測試結(jié)果的打印。誤碼儀的所有與硬件有關(guān)的操作都以標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)形式提供，上層應(yīng)用程序與硬件不發(fā)生任何聯(lián)系，而是通過標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)訪問。由SOPC Builder應(yīng)用軟件生成的用戶邏輯接口來完成對CS21354的硬件驅(qū)動(dòng)。上層應(yīng)用程序?qū)τ脩暨壿嫷?strong>函數(shù)調(diào)用即可完成對CS21354的操作。

3 結(jié)束語

    文中主要討論了CS21354在手持式2M誤碼測試儀的硬件和軟件設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)采用目前非常先進(jìn)的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的SOPC技術(shù)方案完全是可行的，測試結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。具有非常廣闊的應(yīng)用前景。