基于A(yíng)RM的ADSL2+測試儀的設計與實(shí)現

　　近幾年來(lái)，不對稱(chēng)數字用戶(hù)線(xiàn)(ADSL)作為網(wǎng)絡(luò )“最后一公里”問(wèn)題的理想解決方案在世界范圍內得到了廣泛運用。在我國，ADSL業(yè)務(wù)已成為運營(yíng)商收入的主要增長(cháng)點(diǎn)之一。但由于現有電話(huà)線(xiàn)路專(zhuān)門(mén)為傳送低頻語(yǔ)音信號所設計，不利于高頻信號傳輸，線(xiàn)路周邊環(huán)境惡劣且復雜多變，無(wú)論是ADSL業(yè)務(wù)的開(kāi)通還是正常的運營(yíng)維護，都需進(jìn)行一系列復雜的測試工作?，F有測試儀表多為國外品牌且價(jià)格昂貴，國內產(chǎn)品普遍存在測試頻段有限，測試結果片面的問(wèn)題；而且由于核心芯片處理能力有限，嵌入式操作系統不先進(jìn)，軟件包功能不夠完善，對測試結果的管理也比較混亂。隨著(zhù)市場(chǎng)不斷壯大，尤其是基于ITU G.992.3/ G.992.5標準的ADSL2/ 2+推出后，價(jià)格合理、功能完備、操作簡(jiǎn)便的測試工具成為寬帶運營(yíng)商的迫切需求?；谶@種現狀，本文提出了一款新型ADSL2+測試儀，采用ARM9處理器與Windows CE操作系統，全面提升了產(chǎn)品的處理能力和可靠性，并使用液晶觸摸屏為用戶(hù)提供了直觀(guān)簡(jiǎn)便的友好界面，可以在用戶(hù)環(huán)路不同位置進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量評估。

　　系統硬件設計

圖1 系統硬件結構

　　系統硬件結構如圖1所示，主要由ARM控制處理模塊、內置Modem模塊及相關(guān)模擬測試模塊三部分組成。其中控制處理模塊是測試儀的核心部分，負責系統整體控制與相關(guān)的數據處理。

　　控制處理模塊

　　本儀表要求具有液晶顯示及觸摸屏等部分，因此在要求高速數據處理能力同時(shí)，也要求相當的控制能力，系統采用的ARM9系列32位微控制器S3C2410X頻率可達203MHz，能夠輕松運行WinCE、Linux等操作系統以及進(jìn)行較為復雜的信息處理。同時(shí)，采用5英寸STN液晶屏直觀(guān)的顯示各項測試指標，彌補了現有測試工具顯示效果的缺陷。使用觸摸屏代替鍵盤(pán)輸入部分，使便攜優(yōu)勢更為突出?？紤]到操作系統運行及大量高速數據處理的需要，系統采用了兩塊32M SDRAM，一塊32M NAND Flash及一塊2M NOR Flash，程序、操作系統及測試數據保存于NAND Flash中，系統從16位NOR Flash引導啟動(dòng)。

　　內置Modem模塊

　　在測試線(xiàn)路傳輸性能參數時(shí)，系統可不經(jīng)用戶(hù)Modem直接連通局端，ADSL/ ADSL2/ 2+數據幀經(jīng)內置Modem轉換并送至CPU解碼分析，因此選擇一款性能可靠?jì)?yōu)良的Modem芯片也極為重要。本系統采用了美國B(niǎo)ROADCOM公司基于最新ADSL2+標準的BCM6338芯片，適用于A(yíng)DSL / ADSL2/ ADSL2+等各型網(wǎng)絡(luò )，確保了測試結果的可靠性。

　　模擬測試模塊

　　物理層測試主要包括電壓、電阻、電容測試等內容，并內嵌了時(shí)域反射計(TDR)用于線(xiàn)路故障定位。全部測試功能由一獨立板卡實(shí)現，經(jīng)通用I/O口及A/D轉換口送至CPU處理存儲。其中電壓、電阻、電容等測試經(jīng)測算電壓后計算所得。S3C2410內部集成了一個(gè)8通道10Bit的ADC轉換模塊，A/D轉換器以片上采樣、保持方式工作，支持掉電模式，其測量模擬輸入電壓范圍為0～3.3V，在Windows CE環(huán)境下可以實(shí)現外部模擬信號到數字信號的轉換。圖2是一個(gè)典型電壓測量的運用。

　　TEST0/TEST1是模擬待測量電壓，經(jīng)10倍分壓后接到一個(gè)減法放大器，然后與2410的第6支路AD6管腳連接，進(jìn)行信號傳輸、濾波。通過(guò)設備驅動(dòng)程序可以得到10Bit的ADC值，根據這一值計算AD6的模擬電壓VAD6為：*3.3，根據原理圖，可以得到外部待測點(diǎn)TEST0的電壓，計算公式為：VTEST=

　　系統軟件設計

　　系統軟件整體結構如圖3所示。

　　圖3 系統軟件結構

　　系統軟件開(kāi)發(fā)使用的是Platform Builder 4.2和Embedded Visual C++ 4.0(EVC)。

　　操作系統內核

　　選擇一款既滿(mǎn)足應用要求，性?xún)r(jià)比又最佳的實(shí)時(shí)操作系統是本次開(kāi)發(fā)任務(wù)的關(guān)鍵。綜合考慮到操作系統對硬件的支持及二次開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)便性等方面，系統采用了微軟公司的Windows CE。

　　操作系統的定制移植是項目開(kāi)發(fā)的重要步驟，我們使用Platform Builder的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，在選定BSP，根據項目需要以及存儲器容量限制，裁減內核、刪除不必要的系統組件，建立一個(gè)操作系統鏡像工程后，添加自定義的模塊組件到Platform Builder相應的工程中，生成一個(gè)操作系統鏡像。Windows CE的特性目錄是可以擴展的，可以將自己創(chuàng )制的特性如驅動(dòng)程序等文件加入到特性目錄中，Platform Builder利用.cec文件來(lái)建立特性目錄，它允許Platform Builder顯示這個(gè)特性到集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，并且可以將這個(gè)特性加到一個(gè)操作系統中。

    應用程序

　　本項目需開(kāi)發(fā)的應用 程序主要包括數據運算顯示和系統控制兩部分，使用EVC開(kāi)發(fā)和調試。系統主要測試項目有物理層測試、網(wǎng)絡(luò )層測試。

　　物理層測試用于測試ADSL/ADSL2/ 2+線(xiàn)路的物理層參數，包括ADSL/ ADSL2/ 2+連接狀態(tài)、連接模式、上/下行速率、噪聲裕量、線(xiàn)路衰減、輸出功率、CRC誤碼、HEC誤碼、FEC誤碼、OCD誤碼、NCD誤碼以及信道比特圖。

　　通過(guò)儀器內置的ADSL2+ Modem 進(jìn)行PPPoE撥號，建立PPPoE撥號連接后，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )層的Ping、Ipconfig、Tracert、Route測試。

　　設備驅動(dòng)程序

　　Platform Builder雖然自帶了一些標準的BSP，里面也有一些通用的驅動(dòng)程序，但對于一些專(zhuān)用的設備和功能，Platform Builder自帶的驅動(dòng)無(wú)法滿(mǎn)足要求。為了便于與模擬測試部分的通訊與控制以及液晶觸摸屏的使用，還需編寫(xiě)相應的接口驅動(dòng)程序，主要包括用于TDR測試的具有PWM功能的I/O口驅動(dòng)等，使用C語(yǔ)言編寫(xiě)。

　　PWM是一種對模擬信號電平進(jìn)行數字編碼的方法，通過(guò)高分辨率計數器的使用，方波的占空比被調制，用來(lái)對一個(gè)具體模擬信號 的電平進(jìn)行編碼。S3C2410X集成了4個(gè)具有PWM功能的計時(shí)器，需使用PWM功能時(shí)，通過(guò)驅動(dòng)程序可以調整PWM控制寄存器，控制I/O口輸出等幅值不同寬度的脈沖來(lái)等效理想的波形。PWM驅動(dòng)源代碼略，詳見(jiàn)本刊網(wǎng)站。

　　結語(yǔ)

　　上述設計和系統編程,經(jīng)過(guò)一系列的現場(chǎng)測試,達到了功能設計的要求,系統運行良好，在A(yíng)DSL/ADSL2/ADSL2+等網(wǎng)絡(luò )中均能圓滿(mǎn)完成測試任務(wù)，并以其優(yōu)異的性能順利產(chǎn)業(yè)化， 現已部分應用于各大寬帶運營(yíng)商的業(yè)務(wù)開(kāi)展中。
　　
參考文獻:

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