基于ADμC7020的高速误码测试仪

2．2．2 ADμC7020
使用JTAG仿真调试ADμC7020，其引脚为TMS、TDI、TCK、TD0、TRST。
使用ADμC7020的两个I2C接口。P1．1和P1．2构成I2C总线O，ADμC7020作为I2C从机。上位机PC作为I2C主机。P1．3和P1．4构成I2总线1，ADμC7020作为I2C主机，Si5040作为I2C从机。
P0．6、P0．4和P0．5引脚作为输入脚测试Si5040的状态RX LOS、RX LOK和Interrupt。
P1．4、P1．5、P1．6、P1．7和P4．2引脚控制测试待测XFP模块的各种状态。
ADC0、ADC1和ADC2测量误码测试系统中有关电压值+5 V、+3．3 V和+1．8 V的各电压通道上的总电流值。
ADC3、ADC4和ADC12测量误码测试系统中XFP模块的电压值+5 V、+3．3 V和+1．8 V。
跳线接地时即P0．0接地，同时Flash 0x14地址的内容为0xFFFFFFFF时，在两个条件同时满足时，在ADμC7020复位时可自动进入Bootlo-ader程序(即在系统中编程ISP)，这样可以不使用JTAG仿真器，以方便误码测试仪的ADμC7020的Firmware在线升级换代。
ADμC7020部分原理图如图3所示。

3 FIRMWARE设计
①当ADμC7020作为I2C从机时，构建一个I2C访问的寄存器映射表(Memory Map)。共有2个页面，每个页面256个寄存器。其中页面0有待测XFP模块和Si5040的状态显示、控制、上电初始化值、仪器接口初始化等寄存器。页面1为Si5040的映射寄存器，其将Si5040内部全部的184个寄存器全部映射到本页，测试人员可以通过该页的寄存器对应访问Si5040的相关寄存器，每个页面的最后一个寄存器是页面选择寄存器。
②收到上位机命令，解释上位机命令并完成测试或控制待测模块和Si5040功能。
③设置Si5040循环控制定时器值为100 ms，即每100 ms检测待测模块的状态和Si5040的寄存器值，并映射到构建的相关寄存器中。
④设置ADC采样TIMER也为100 ms，即每100 ms通过ADC采样测量相应的电压值和电流值。并将值映射到构建的相关寄存器中，供上位机查询。
⑤上电初始化Si5040相关测试误码寄存器。在上电复位时，ADμC7020按照其寄存器映射表的初始值配置Si5040。修改初始配置表可以改变Si5040的上电寄存器设置。在上电初始化完成后，通过I2C接口修改Tablel的Si5040映射寄存器值，也可以改变Si5040的相关寄存器的配置。

4 上位机及人机界面
4．1 人机界面
Lab Windows／CVI所设计的人机界面如图4所示，左部为误码率测试，右部为寄存器状态及控制。在测试前，通过串口读光功率计和衰减器的值，根据生产和测试要求配置衰减器衰减量，在完成整个测试平台的配置并选择测试时的伪随机码列后，按下“开始”按键，可以开始测试。在Elapsed Time(s)、Error Count和BER三个显示框中分别显示测试时间、误码个数及误码率。“信号发生器”按键为使用Si5040配置TX信道的端口信号，不读Si5040的误码个数，不计算RFR值。

4．2 底层驱动
控制上位机PC的并口，按I2C协议产生相应的I2C读写时序。上位机PC的并口DB25由3个寄存器组成：数据寄存器(Data Register)、状态寄存器(Status Register)和控制寄存器(Control Register)，在SPP(Standard Parallel Port)模式，即标准并口模式下，地址为：数据寄存器(0x378)、状态寄存器(0x379)、控制寄存器(0x37a)。通过数据寄存器的数据输出和状态寄存器数据的读入，控制SCL和SDA总线以及读SCL和SDA的状态，可以方便地产生I2C时序中的START、STOP、ACK、NACK等基本的时序，通过这些基本时序生成了完整的I2C读写的时序。

5 实验
在码型中可选择PRBS7、PRBS31或64位用户自定义码型，针对XFP光模块一般选择PRBS31码型，置信度为95％，短时间测量采用30 s，长时间测量采用3000 s。对比实验采用Agilent 86100 Infinite DAC和Agilent70843B 12 Gb／s误码测试仪搭建的误码测试系统。结果显示，在测量时间内两系统测试的误码个数相近，而且误码率测试结果达到10E-12。

结语
本系统充分利用了ADμC7020强大功能及Si5040的误码检测功能，结合虚拟仪器特点，构造了一种误码测试系统。对于大多数光收发模块生产厂家，其对XFP模块生产及测试线有一定的量及周期要求，本系统以其体积小、系统搭建简便、灵活性强、成本低的特点，可以代替部分国内外高速误码测试仪。与进口误码测试仪的对比测量，充分证明了这点。另外，本测试系统可利用ADμC7020的强大Bootloader程序，完成Firmware升级，实现在系统编程，同时整套系统硬件稍加以改进就可以应用于XFP模块的灵敏度测试。