PMC4351在便攜式2M誤碼測試儀中的應用
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關(guān)鍵詞：2M便攜式誤碼測試儀；PMC4351；液晶顯示屏；現場(chǎng)可編程門(mén)陣列
1 2M便攜式誤碼測試儀系統的結構
便攜式2M誤碼測試儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)誤碼儀）集2M誤碼測試分析、數據存儲、數據圖形顯示三種功能于一體。該儀器是通過(guò)采用嵌入式設計技術(shù)，把FPGA、成幀器、LCD控制器等核心部件進(jìn)行系統集成，并利用SOPC、LCD圖形顯示等現代電子系統設計技術(shù)的一種綜合設計，具有功能強大、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，有很強的實(shí)用性和良好的市場(chǎng)前景，代表了當今電子測量?jì)x器的一種發(fā)展趨勢。2M誤碼測試儀系統的結構如圖1所示。
1.1 人機接口模塊
人機接口分顯示和鍵盤(pán)兩部分。其中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(hù)使用。圖形顯示可使用統計圖表、曲線(xiàn)等多種顯示方式來(lái)表達要顯示的內容，使顯示內容更加生動(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，以便在現場(chǎng)光線(xiàn)不足時(shí)使用。
鍵盤(pán)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(guò)軟件來(lái)控制，實(shí)現不同的功能，并在顯示屏上顯示。而一部分功能必須由功能鍵來(lái)完成，一個(gè)單元的鍵對應一個(gè)功能，如控制光標移動(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。本設計采用的是PCM-Sierra公司的PMC4351。PMC4351集成了先進(jìn)的成幀器、收發(fā)滑動(dòng)緩存器和一個(gè)片內短、長(cháng)特理線(xiàn)路接口，當將其用作E1接口時(shí)，其幀結構符合CCITT G.704、G.706和G.732協(xié)議。PMC4351內含有E1成幀器和3個(gè)HDLC控制器，可提供2.048Mb/s的E1數據接口，完成E1信號轉換，還具AMI、HDB3及B8ZS線(xiàn)路編碼，幀標志的產(chǎn)生、零比特的插入和刪除、CRC碼的產(chǎn)生和校驗、鏈路檢測、錯誤報警及相應的處理功能。PMC4351包括接收線(xiàn)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）、數據接收器（Transmit LIU）、E1成幀器（ETST）、發(fā)送線(xiàn)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）、彈性存儲單元（ELST）十個(gè)主要部分。其功能框圖如圖2所示。
1.3 存儲模塊
存儲模塊用于記錄監測結果，并提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘，主要器件是非常失性存儲器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，本設計采用Dallas公司的DS1746型模塊，內含128K字節的非易失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。
●內含的訪(fǎng)問(wèn)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志。
●具有電源失效寫(xiě)保護，允許10%的VCC電源容差。
控制模塊由Altera公司的FPGA（Cyclone EP1C12）、SDRAM、FLASH及外圍電路組成。由FPGA內嵌的Nios軟核來(lái)實(shí)現運算控制功能。Nios是Altera公司基于RISC技術(shù)的通用嵌入式軟核處理器，它主要是利用Altera公司的SOPC Builder應用軟件改造系統硬件平臺，通過(guò)將包括32位高性能處理器在內的多種應用模塊嵌入到一個(gè)通用的FPGA內，來(lái)實(shí)現一個(gè)完全可重置的處理模塊。
2 2M測試模塊設計
2.1 電路設計
2M測試模塊由PMC4351及其外圍電路組成，具體電路見(jiàn)圖3。
圖中，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)鐘與數據恢復模塊進(jìn)行B8ZS和HDB3解碼，時(shí)鐘和PCM數據恢復、線(xiàn)路編碼混亂監測及信號丟失檢測。根據引入的RZ數據脈沖，模塊使用數字鎖相環(huán)進(jìn)行時(shí)鐘恢復并重建NRZ數據。當可編程連續比特周期極限內的線(xiàn)路脈沖輸入的正負方向上都沒(méi)有脈沖時(shí)，模塊則指示為信號丟失。一旦出現一個(gè)單獨線(xiàn)路脈沖，指示即被清除。當檢測到線(xiàn)路信號丟失或出現時(shí)，即產(chǎn)生中斷。
當RJATEN寄存器比特值為邏輯1時(shí)，接收抖動(dòng)衰減器對發(fā)送數據進(jìn)行抖動(dòng)削弱處理，
PMON模塊提供性能監控記數功能，即統計CRC錯誤事件、幀同步比特錯誤事件及線(xiàn)路編碼混亂事件等。對于E1模式而言，線(xiàn)路編碼混亂被定義為AMI編碼信號及HDB3編碼信號的雙極混亂（BPV）。
E1成幀功能由E1-FRMER模塊實(shí)現。E1-FRMR模塊在引入的還原的PCM數據流中搜索基本幀隊列、CRC復幀隊列以及信道關(guān)聯(lián)信令（CAS）。E1-FRMR也可根據用戶(hù)選擇對基于幀丟失、CRC復幀丟失和CAS復幀丟失進(jìn)行檢測和指示。幀重組操作可由軟件（E1-PRMR幀隊列選項寄存器）來(lái)進(jìn)行初始化，也可在出現過(guò)多的CRC錯誤和400ms內未發(fā)現CRC我幀隊列的情況下初始化。E1-FRMR還可識別幀、CRC復幀和CAS復幀的開(kāi)始位置。能夠提取國際通信比特（從和NFAS復幀NFAS復幀中）、國內通信比特和備用比特（CAS多幀中的時(shí)隙16和幀0），并分別存儲在E1-FRMR國際通信比特/國內通信比特和備用比特寄存器中，同時(shí)，它也可以提取CRC子復幀的國內通信比特SA4-SA8，并存儲在可讀寄存器中，每個(gè)子復幀更新一次。
背板收接口輸出包含BRPCM所有時(shí)隙2.048Mbit/s的串行數據流，BRFP信號可以指示每256bit幀的第一比特，或是CRC復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轉發(fā)器產(chǎn)生2046kbit/s數據流、生成幀、CRC復幀及CAS復幀。與傳輸單信道串行控制器（TPSC）一致，E1-TRAN塊提供空閑碼置換、數據轉換、信令源與CAS數據及數字音頻插入的單時(shí)隙控制。HDLC轉發(fā)器（TDPR）和傳輸信道插入（TXCI）塊串的時(shí)隙16均支持普通信道信令（CCS），CCS支持AIS和TS16 AIS的傳輸出及遠端警報（RAI）和遠端多幀警報信號的傳輸。
1.1 軟件設計
誤碼儀的軟件按照軟件工程的要求進(jìn)行設計。按功能模塊的劃分可分為以下幾個(gè)部分：初始化模塊、鍵盤(pán)模塊、運算處理模塊、顯示模塊、管理控制模塊、存儲操作模塊和打印模塊。
系統的初始化模塊包括開(kāi)機自檢、硬件參數初始化等；鍵盤(pán)模塊對面板上的用戶(hù)輸入進(jìn)行分析處理，并轉到管理控制模塊，通過(guò)調用相關(guān)函數實(shí)現并進(jìn)行處理；算法處理模塊對從PMC4351輸入的原始數據進(jìn)行分析，并由狀態(tài)顯示模塊顯示程序運行時(shí)的各種狀態(tài)；存儲操作模塊對各次操作結果和分析進(jìn)行記錄，并對記錄進(jìn)行管理；打印模塊完成對測試結果的打印。
圖3
pmc4351_address=(unsingned char *)((char *) na_user_logic_my_mem_0);
void pmc_initialz(void)
{ unsigned char value;
Cls_tmplet();
Int_templet();
Pmc4351_address[0x00]=0x91;
Pmc4351_address[0x04]=0x40;
Pmc4351_address[0xf0]=0x0c;
Pmc4351_address[0xd6]=0x00;
Pmc4351_address[0x10]=0x00;
Pmc4351_address[0x1c]=0x03;
Pmc4351_address[0x20]=0x03;
Pmc4351_address[0x80]=0x60;
Pmc4351_address[0x90]=0xc2;
Pmc4351_address[0x50]=0x00;
Pmc4351_address[0x40]=0x39;
Pmc4351_address[0x41]=0x01;
Pmc4351_address[0x30]=0x01;
Pmc4351_address[0x31]=0x00;
Pmc4351_address[0x32]=0x01;
Pmc4351_address[0x06]=0x01;
Pmc4351_address[0xf8]=0x01;
Pmc4351_address[0xf9]=0x00;
Pmc4351_address[0xfa]=0x01;
Pmc4351_address[0xfb]=0x01;
Pmc4351_address[0xfe]=0x00;
Pmc4351_address[0xff]=0x0b;
Pmc4351_address[0x19]=0xff;
Pmc4351_address[0x1a]=0xff;
Pmc4351_address[0x1b]=0x11;
Pmc4351_address[0x15]=0xff;
Pmc4351_address[0x16]=0xff;
Pmc4351_address[0x17]=0x11;
Pmc4351_address[0x02]=0x00;
Pmc4351_address[0xdc]=0x34;
Pmc4351_address[0xf4]=0x01;
Pmc4351_address[0xf4]=0x01;
Value=pmc4351_address[0xf4];
Value=value0xfe;
Pmc4351_address[0xf4]=value;
Pmc4351_address[0xf5]=0x01;
Pmc4351_address[0xf5]=0x01;
Value=pmc4351_address[0xf5];
Value=value0xfe;
Pmc4351_address[0xf5]=value;
Pmc4351_address[0xf6]=0x01;
Initial_RLPS_euqa();
}
void initial_RLPS_euqa(void)
{unsigned int addr;
Pmc4351_address[0xfd]=0x00;
For(addr=0;address=255;addr++)
{ Pmc4351_address[0xd8]=equalizer_val[addr][0];
Pmc4351_address[0xd9]=equalizer_val[addr][1];
Pmc4351_address[0xda]=equalizer_val[addr][2];
Pmc4351_address[0xdb]=equalizer_val[addr][3];
Pmc4351_address[0xfc]=address;
Time_delay(1);}
}
3 結束語(yǔ)
文中主要討論了PMC4351在便攜式2M誤碼測試儀的硬件和軟件設計中的設計思路和設計方案。本設計采用目前非常先進(jìn)的軟硬件協(xié)同設計的SOPC技術(shù)方案完全是可行的。測試結果表明，該設計的技術(shù)指標達到了設計要求，具有非常廣闊的應用前景。
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