M451和SI5040的10G 误码测试仪

只看该作者 · 2021-5-28 10:21

M451和SI5040的10G误码测试仪

随着社会的进步和科学技术的发展，人们对通信的速
度要求提出了更高的要求，由于数字通信具有容量大、速度
快等优点被重点发展，并得到广泛应用。目前伴随着SFP+，
XFP等10G段的通信速率光通信模块应用普及，也对10G段
的通信测试设备提出了多要求。尤其是10G段的误码测试
仪，因为误码仪是测量数字通信可靠性的重要设备，是生产
测试和维修测试的必要设备。
误码率是衡量数据通信通道质量的重要参数指标，是
由误码测试仪通过将数据从发射端输出经过整个数据链路
再正确回到数据接收端的数据个数与发射端发射的数据总
个数的比值关系算出来的，可以直接反映数据通道的通信质
量和数据通信通道的可靠性。现有的10G段的误码测试仪都
存在体积较大、价格昂贵、携带不方便等缺点，给生产测试
和维修测试带来诸多不便，尤其是在工程现场维修检测更
加困难。因此设计的这款基于M451和SI5040的10G段误码
测试仪式非常有必要的。

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只看该作者 · 2021-5-28 10:23

本设备以M451为主控芯片，其在系统中作用主要是设
置数据的接收和控制系统工作的调度。首先接收触摸屏界
面设置过来的参数，包含测试用的伪随机码型、速率、测试
时间和开始启动信号等诸多参数，然后M451通过IIC数据总
线按照测试目标速率要求进行配置SI514晶体振荡器的输出
频率，然后再通过IIC总线配置误码测试仪芯片SI5040，让
其产生相对应的伪随机码，按照一定的速率输出。SI5040在
接收到M451传递过来的启动指令以后会自动根据内部寄存
器配置产生相对应的伪随机码如PRBS31，按照预定的目标
速率运行并在数据输出端输出，伪随机码通过发射端的差
分同轴电缆输出到待测试设备中，带测试设备将接收到的
数据转到期发射端，由发射端将数据再通过差分同轴电缆
传到SI5040接收端。SI5040通过内部集成模块根据时钟信
号判断数据是否同步，如果同步再判断数据和相位是否正
确，最后检测判断误码情况，如果有误码产生也会将误码的
个数保存到5个字节寄存器中，SI5040也会将检测到的数据
总个数保存到另外5个字节寄存器中。测试过程中M451精确
计时并定期从SI5040读取误码测试仪检测到的误码个数，
判断是否有误码产生和计算误码率，同时在触摸屏界面上
显示结果。

只看该作者 · 2021-5-28 10:24

Si5040是Silicon Laboratories公司高速产品线的产品。
Si5040支持的模拟与数字信号质量监测功能有多种，有模拟
信号丢失（Lost of Signal, LoS）检测、连续相同数字检测和
眼图开度测量功能，还提供多种回路测试功能，有线路回环
测试、XFI电口回路测试等，带有内部 PRBS7和PRBS31码流
生成和检查功能。
Si5040可以提供的速率是9.8~11.35 Gbps连续可调。
PRBS码流有PRBS7和PRBS31 两种可选。具有灵活的串口
控制，集成了IIC和SPI通信接口供选择使用。
SI514是 Silicon Laboratories公司的SI514晶体振荡器，
其输出工作频率范围0.1～250 MHz，RMS抖动低于1 ps，多
种电平输出形式，有PECL，LVDS，CMOS和CML等。集成
了IIC总线接口，方便外部灵活控制其输出频率。
M451是新塘科技的M451系列32位微控制器，内嵌ARM
Cortex-M4F处理器，扩展了DSP功能和带浮点运算单元，最
大主频72 MHz，内置256 kb Flash，32 kb SRAM，带有丰
富的外设如：定时器、12位ADC、12位DAC，GPIO，RTC，
UART，SPI，I2C，I2S，PWM、模拟比较器、温度传感器、电
压复位和掉电检测功能等，工作电压：2.5~5.5 V；工作温度：
-40~105℃。产品应用十分广泛。Si5040和M451硬件原理如
图2所示。

只看该作者 · 2021-5-28 10:24

只看该作者 · 2021-5-28 10:25

只看该作者 · 2021-5-28 10:26

系统的主界面采用触
摸屏，参数的输入和测试
结果的输出都是通过触摸
屏实现，设置的参数只要
有伪随机码、速率和运行
时间，测试结束后在触摸
屏上显示运行时间，误码
个数和误码率。通过界面按钮可以输入误码测试仪的启动
和停止。通过文本输入可设置码型为PRBS7或PRBS31，速
率从9.8~11.35 GHz。运行时间实时计时并显示，运行总时间
小于等于1 200小时。

只看该作者 · 2021-5-31 09:36

误码？10G都出来了？

只看该作者 · 2021-6-1 18:34

这个有点高大上

只看该作者 · 2021-6-5 10:25

caigang13 发表于 2021-6-1 18:34
这个有点高大上

这种研究性的东西，的确是高大上了。