基于ADμC7020的高速误码测试仪
长期平均误码率，简称误码率(BitErrorRate，BER)，是光通信网络及设备的重要指标之一。目前光通信网络及设备正朝着小型化、高频率、高速率、大容量的方向发展，对作为测量仪器的误码测试仪速率及功能的要求也越来越高。虽然国内外仪器仪表厂，如安捷伦(Agilent)、泰克(Tektronix)等推出了各种高速误码测试仪，但是大多价格昂贵，并且系统复杂。所以，对于国内通信行业，开发一种价廉、方便、速率可达10 Gb／s的高速误码测试系统，具有实用价值。
1 系统概述
本误码测试系统由两部分组成：误码测试部分和上位机人机界面部分。其中误码测试部分由高速误码仪、光衰减器、光功率计和光源等组成。高速误码仪以微控制器ADμC7020为核心，控制XFP收发控制器Si5040来实现。
ADμC7020是ADI公司的基于ARM7TDMI的体系结构的控制器，支持16／32位精简指令集(RISC)。片内集成了12位的ADC(1MSPS)、4通道12位带缓冲的DAC、电压比较器、62 KB可在系统中编程(ISP)的片内闪速／电擦除存储器Flash和8 KB RAM，串行接口包括UART、SPI、2个I2C、用于下载／调试的JTAG端口、4个定时器、14个通用I／0引脚、片内可编程逻辑阵列(PLA)。CPU时钟高达45 MHz，可使用片内晶体振荡器和片内PLL。
Si5040是Silicon Laboratories公司高速物理层(highspeed PHY)产品线的产品。采用其已通过市场验证的DSPLL技术，同时在数据发送和接收路径提供信号抖动消除功能的10 Gb／s XFP收发器。Si5040支持3种不同的模拟与数字信号质量监测功能，分别是模拟信号LOS监测、CID(连O或连1)监测以及专有的数字眼图开度测量功能，还提供线路环回测试、XFI回路测试和接收／发送双方向的PRBS码流生成和检查功能。
此设计中，ADμC7020作为控制器，对Si5040芯片进行配置和初始化，完成误码数的采集，并作为整个系统上位机和Si5040之间的桥梁，及时向上位机提供测量的误码及状态值等数据；Si5040完成伪随机码型(PRBS)的产生、同步及对比检测，计算出误码数(Error Count)；上位机由LabWindows／CVI构造的测试平台，通过上位机PC的并口(LPT)模拟I2C总线读ADμC7020所构建的寄存器映射表，将测试系统各器件的状态(包括Si5040)及误码数显示出来，计算误码数和测试时间内的总发送码数的比值得出误码率(BER)，通过I2C总线读写ADμC7020的寄存器表完成对系统各部分(包括Si5040)的控制和查询。
2 原理及组成
误码测试仪框图如图1所示。
2．1 测试原理
在数字光纤通信系统中，经常测试或验证系统和器件的误码率指标，若要获得精确的测试结果，必须进行无限长时间的试验。根据统计置信度原理，只要验证数字系统或器件的误码率指标是否优于某一规定标准，即可在测量精度和测试时间之间进行折中处理，而且仍能保证测试结果的可信度。产生误码的主要原因是传输系统的噪声和脉冲抖动，误码性能用误比特率BER来衡量。但在实际测量中，常以长时间测量中误码数目与传送的总码元数之比来表示BER，BER=错误比特数／传输总的比特数。
