基于VSC8228的高速误码测试仪的设计*

摘要： 本文介绍了利用VSC8228完成高速误码检测的实现过程。通过实际使用表明：该方案的实现不仅廉价和使用方便，而且性能可靠。

关键词： 误码测试;高速;重定时器;VSC8228

　　引言

在数字通信系统的性能测试中，通常使用误码测试仪对其误码性能进行测量。目前市面上已有多种误码测试仪。随着通信技术的不断发展，通信系统向着工作频率更高，信号处理更快的方向发展。在这种情况下，对于高速通信系统性能的检验，就需要高速误码率测试仪。国内厂家的产品,其信号处理速度较低，很难跟上现代通信系统的发展。国外的产品功能比较完善,处理速度很高,但其价格也相对较高。本文根据VITESSE公司的VSC8228芯片特点，提出一种可以方便地设计和制造价廉高速误码测试仪的方案，速度可达4.25Gbps。

　　VSC8228实现误码检测

VSC8228可提供的一个双通道重发器或重定时器，能应用于光纤信道、千兆比特以太网、SONET\SDH以及无限带宽等多个领域。设备支持速率从125Mbps到4.25Gbps。利用获得的单一的时钟频率，该芯片可以将输入的串行数据在重定时器模式下与本地的参考时钟同步，或者在重发器模式下，与从输入数据中提取的时钟同步。在重定时器模式下，通过增加/减少弹性缓冲器插入/删除光纤信道填充字来调整输入数据与本地参考时钟的时序差异。
表1 piox与复用模式选项

VSC8228芯片主要分为四个主要部分：接收信道(RX)，发送信道(TX),码型产生器与检测器，串行接口。当芯片应用于SGMII的标准时，接收信道能够提供一个从数据中提取的时钟，除了这种情况之外，接收信道和发送信道完全相同。每个信道都有一个输入缓冲器，时钟恢复单元，提供反馈和可编程的输出驱动。每个信道可以由各自的内部寄存器和硬件I/O口来独立控制。VSC8228的状态寄存器与控制寄存器的地址从00h到77h，一共128个寄存器，其中部分寄存器为VITESSE公司保留使用。通过设置相关寄存器，可以实现误码检测功能。

通过差分I/O口，片上输入/输出端接，输入均衡与输出去重，可以保持高度的信号完整性。可编程的输入均衡电路可以补偿PCB长线、背板、连接器和电缆上的频率限制。均衡、去重、输出驱动级、数据速率以及其他性能都是通过工业标准串行接口(Two-wire或者SPI)配置的。芯片内核与高速I/O口可以由一个1.2V的电源供电，也可是1.8V电源，或者两者一起供电。采用1.8V的电源供电是为了满足LVPECL输出摆动。为了兼容老化的控制器和专用集成电路(ASIC)，TTL控制和标准I/O口可以由1.2V，1.8V，2.5V，3.3V电源中的任意一种供电。

从表1中可以看出，PIOx提供三种功能：SPI串行通信、I2C串行通信、引脚可编程模式。因此，可以利用SPI或者I2C总线来完成对VSC8228内部寄存器的设置，而通过对引脚可编程模式可以选择多种操作模式，比如环路，旁路，重定时或者重发，码型产生和检测。这些模式可以通过硬件引脚M0、M1、M2、M3或者内部芯片模式选择寄存器来控制。对于大部分模式，RX与TX都可以分别配置为重发器或者重定时器。而对于实际运用，一般将TX与RX信道同时配置为重发器或者重定时器。在重发模式下，串行数据进入CDR，在CDR中时钟从数据中提取出来，数据与恢复的时钟重新同步。而在重定时模式下，CDR的重定时功能将接收的串行数据与本地产生的参考时钟同步。

SPI通信时序如图1所示，SCK为SPI串行通信时钟信号，SSN为片选信号，低有效，MOSI为主出从入，MISO为主入从出，它们都与SCK的上升沿同步。在SPI通信时，先传输7位地址，后传输读写控制位OP，OP为0时表示读，OP为1时表示写，最后传输8位数据，故SPI通信的命令字长度为16位。

图1 SPI通信时序图

通过选择125M、106.25M、155M或者62.5M、53.125M、77.76M作为本地参考时钟频率，VSC8228可运用的领域有ESCON/SBCON、OC-3/OC-12/OC-48、快速及千兆比特以特网，以及光纤信道。故其速率最高可达4×Fibre Channel的4.25Gbps。

误码检测功能设置及BER计算

VSC8228的码型产生器与检测器可以产生与探测27 、 223、231的伪随机码，40 或 64比特用户定义码型以及光纤信号CRPAT、 CJTPAT 、CSPAT码型。错误掩码使能可以在码型产生端使某些位发生错误，也可以使检测端的某些比特产生错误，从而实现误码插入功能。码型产生器与码型检测器都是互相独立的。当芯片模式为引脚可编程模式，而M3、M2、M1、M0当设置为0001或者1100时，可以实现误码检测功能。而且此时，TX与RX信道都必须设置为Retimer模式，即重定时模式。

图2就是当M3、M2、M1、M0设置为0001时，时钟与数据的流向图，图中