基于C8051F310及D2174QN的误码测试仪的设计与实现

高学严　彭魏魏

摘 要：误码测试仪是用于测量数据传输设备及其信道工作质量的一个重要仪器。是通信系统可靠性的测量工具，误码测试仪广泛地应用于通信设备的生产调试、检验以及日常维护等方面。根据此功能研究并设计了一种基于C8051F310及DS2174QN的误码测试仪，详细地分析和介绍了各个模块的工作原理。

关键词：误码测试；C8051F310；DS2174QN

随着科技的进步与发展，数字通信已成为人们日常生活中非常重要的一部分。数字通信因其通信速度快、容量大、抗干扰能力强、通信距离远、通信保密性好等特点而得到广泛应用和迅速发展。所以数字通信的传输可靠性就尤为重要，而误码测试仪作为评估数据传输通道质量的重要工具被广泛地应用。

反映数据传输设备及其通信信道工作质量的一个重要指标是误码率。误码率就是误码测试仪通过检测数据传输系统误码的指标。误码测试仪是对系统的数据传输质量进行测试的一种工具。传统的误码仪大多数都具备诸如操作简单、结果直观、精确等优点，但也存在体积偏大、价格昂贵、测试频率点固定，频率范围小等缺点，只能适用于某些专用信道测试。因此分析和对比了现有的误码仪，研究和设计了一种基于C8051F310及DS2174QN的误码测试仪。

1 测试原理及组成

1.1 误码测试仪框图如下图

1.2 测试原理

PC主机设置误码测试仪的参数，将测试用的伪随机码型、测试时间、速率和启动信号等参数传送到C8051F310中，然后C8051F310先设置SI514的输出速率，再设置DS2174QN产生伪随机码型，最后启动误码测试仪运行的同时计时。DS2174QN在收到启动信号以后会根据设置产生相应的伪随机码型运行，将数据通过发射端输出到待测试设备中，待测设备接收到数据再传回DS2174QN接收端，然后开始判断同步头是否同步，当同步检查正确以后开始检测是否有误码，在测试的同时DS2174QN会将检测到的数据个数保存到48位存储区域中，如果有误码产生也会将误码的个数保存到一个48位的存储区域中。在测试的过程中PC主机通过C8051F310定时读取误码个数，判断是否有误码产生，同时在PC主机的界面上显示结果。

2 硬件设计

⑴DS2174QN是一个软件可编程的测试模式发生器，接收器，分析仪，能够满足最严格的错误，是增强的比特误码率测试仪（EBERT），通过8位并行端口控制，其具有生成和检测数字模式分析和故障排除数字通信系统，它具有位串行，半字节并行，字节并行数据接口和独特的同步伪随机码的形式2n-1，其中n可以取从1到32的值，和用户定义的任何长度的最多为512个八位位组的重复图案。串行模式下的时钟频率最高达为155MHz，字节模式为80MHz。输入时钟范围100KHZ～155MHZ。有48位计数和误码计数寄存器，可以软件编程控制位误码插入。

⑵在此设计应用中使用Silicon Laboratories公司的SI514晶体振荡器，给DS2147QN提供参考时钟，其工作频率范围100 KHz～250MHz，RMS抖动低于0.3 ps，并可以支持PECL、LVDS、CMOS和CML各种电平形式的输出。

⑶C8051F310属于Silicon Labs的小外型微控制器系列。C8051F310在极小的封装中集成了高速8051 CPU、Flash存储器和高性能模拟电路，允许设计者在提高系统性能的同时，大大减少所需元件的数目。具有高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核（可达25MIPS），高精度可编程的25MHz内部振荡器，具有全速、非侵入式的在系统调试接口（片内），具有真正10位200ksps的25通道单端/差分ADC，有16KB可在系统编程的FLASH存储器和1280字节片内RAM。还有硬件实现的SMBus/I2C，增强型UART和增强型SPI串行接口，4个通用的16位定时器，具有5个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列（PCA），片内上电复位、VDD监视器和温度传感器，片内电压比较器，29个端口I/O。

3 下位软件工作设计

系统上电之后C8051F310对系统进行默认配置，然后等待PC指令，当接收到指令以后根据指令的解释执行分别配置SI514和DS2174QN，启动误码测试仪运行测试误码，测试过程中定时300MS检查是否有误码产生，误码测试仪运行的过程中C8051F310还精确计时，当计时到或接收到PC主机停止指令以后即停止运行误码测试仪，同时判断是否有误码产生。

4 上位监控界面功能

PC主机显示的界面为上位机界面，主要用于设置伪随机码型、速率和运行时间，显示运行结果，还有误码测试仪的启动和停止。其中码型可以设置2n-1，其中n可以取从1到32的值，速率从100KHZ～155MHZ，运行时间小于等于1000小时，显示的结果是误码个数。

5 结语

本误码测试仪已成功开发并应用，效果满意，体积小、成本低、操作简单、运行稳定，可以代替进口的误码测试仪使用。现已批量使用。

[参考文献]

[1]SILICON LABS.C8051F310资料手册.2011.3.

[2]SILICON LABS.SI514资料手册.2004.11.

[3]DALLAS.DS2174QN资料手册.