基于VSC8228的高速误码测试仪的设计*

，绿线为数据流，蓝线为时钟。由图可知，PG模块(即码型产生器)产生的PBRS流从TXout流出，需检测的数据流从RXin输入，由于TX与RX信道都工作在Retimer模式，RX接收的数据将与本地时钟重新同步，同步后，数据流进入CHK模块进行误码检测。

图2 重定时模式下的码型产生器与检测器

VSC8228关于误码检测的寄存器有8个。寄存器为8比特宽，通过SPI或者I2C串行总线来设置各寄存器。

码型产生与码型检测以及自定义码型产生与自定义码型检测的码型必须设置一致。该芯片的误码计数器有32比特宽，可以计数高达43亿个误码。误码比较停止有两种模式：一种是检测的时间达到了检测时间设定寄存器里的设定的时间值;另一种是“自由比较”模式，在这种模式下，除非误码计数器记满或者用户强制停止，否则误码比较将永远比较下去。

为了计算BER，检测器有一个40比特的定时器。定时器的时钟周期为传输码流速率的1/16，在检测时间设定寄存器里设定测试时间，而检测时间读回寄存器里的值表示测试剩余时间，每经过一个时钟周期，读回寄存器里的值就减1。误码率是误码个数与总码个数的比值。总码个数是检测时间和速率的乘积。对不同的速率有不同的总数。计算测试时间与BER的公式如下：

(1)

BER=误码个数= 误码个数

码总个数 码流速率×检测时间 (2)

其中，fs为系统时钟(串行传输码流速率)。

码型检测状态寄存器中的SYNC位在检测器与输入的码流同步之后就置1，FAIL位置1表示检测器探测到至少一个比特误码，而ECF位只有在误码计数器满了才会置1，如果SYNCERR位为1，则表示检测器还未与输入码流同步，而检测控制位已经清零，BUSY位在检测开始之后就一直为1。该位只有以下三种情况下才会清零：

·检测控制位清零，即检测停止命令;

·误码计数器记满;

·定时器的设定的检测时间到。

状态寄存器的各比特位联合表示的含义如表2所示。
表2  码型检测状态寄存器各比特的含义

误码测试仪的调试与实现

利用VSC8228芯片可以很方便的设计出一个廉价的高速误码测试仪。误码仪可分为两个独立的子系统：误码测试子系统和人机界面子系统。测试子系统由VSC8228芯片来实现。它完成伪随机码型的产生，同步及对比检测，计算出误码个数。人机界面子系统在整个测试系统中作为系统控制核心单元，通过人机界面完成系统作业。以C8051F系列单片机作为人机界面硬件的控制部分。对VSC8228芯片的控制、误码率的计算以及测试子系统的各状态的显示都通过PC机的界面来实现。PC界面可采用Delphi语言编写。

整个误码测试仪系统方框图如图3所示。

图3 误码测试仪系统方框图

由于本误码测试仪的工作速率较高，故必须选择高精度的晶振作为本地参考时钟。在开发中，目前选取的晶振是VECTRON公司的VCC6-QAB-125M00，其频偏小于100ppm，上升时间与下降时间都在2ns左右。

C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片(SoC)，具有与8051兼容的高速CIP-51内核，片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件。内置FLASH程序存储器、内部RAM，大部分器件内部还有位于外部数据存储器空间的RAM，即XRAM，有I2C/SMBus、UART、SPI串行接口。C8051F005单片机具有片内调试电路，通过JTAG接口可以进行非侵入式、全速的在系统调试。

误码测试仪的实现过程如下：PC界面通过RS232串口实现与C8051F005的通信，将对VSC8228各寄存器的设置发送给F005单片机，每个控制命令为16比特;单片机通过SPI口将上位机发送过来的控制命令转发给VSC8228，完成VSC8228的各寄存器的设置。在将8228从SPI通信模式转到引脚可编程模式后，VSC8228产生PBRS(自定义码型或光纤信道码流)，码流经调试模块后，输入到VSC8228的码型检测端，检测端开始进行同步，同步完成后，就开始检测误码，并将整个工作过程中的各种状态通过检测状态寄存器以及其他状态寄存器显示出来。为了实时的显示误码仪的工作状态，单片机每秒扫描一次各寄存器，将其值通过RS232串口上传到PC界面。

图4  误码测试仪PC界面

本误码议的界面开发，主要基于Delphi平台。主要采用Delphi的spcomm组件来实现串口通信。它主要实现以下功能：显示当前日期和时间、根据检测需要设置检测参数(产生码型、检测码型、速率、输出去重、摆动输入均衡、探测门限等)、运行时间及BER的计算、控制按钮及LED显示检测状态。状态灯可以显示的状态有“无信号”，“同步态”“失同步态”与“等待态”等。

由于该误码仪的工作