２０１５年 第９期
仪表技术与传感器
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ
２０１５ Ｎｏ畅９
收稿日期：２０１４－１２－２２ 收修改稿日期：２０１５－０６－２５
基于STM32高速误码测试仪设计与实现
吴柏昆，贾涵阳，余文志，吴 锋，钱银博
（华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉 430074）
摘要：针对目前市场上主流的国外误码仪价格昂贵，操作复杂的现象，设计了一种基于ＳＴＭ３２的高速误码测试仪。该仪器具有４个测试信道，每个信道能涵盖９．９～１１．３Ｇｂｐｓ间的标准协议测试速率，支持多种伪随机码输出及误码率同步显示，具有良好触摸屏控制的人机界面。本文对该测试仪的硬件和软件进行了具体阐述。测试结果证明，该测试仪满足误码测试的需求，具有可靠性高，操作简单，价格较低的特点。关键词：ＳＴＭ３２；高速误码测试仪；眼图；误码率；人机交互
中图分类号：ＴＭ９３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－１８４１（２０１５）０９－００３１－０４
Design and Implementation of High Speed
Bit Error Rate Tester Based on STM32
ＷＵＢｏ－ｋｕｎ，ＪＩＡＨａｎ－ｙａｎｇ，ＹＵＷｅｎ－ｚｈｉ，ＷＵＦｅｎｇ，ＱＩＡＮＹｉｎ－ｂｏ
（College of Optics and Electronic Information ，Huazhong University of Science and Technology ，Wuhan 430074，China ）
Abstract ：Ｄｕｅｔｏｔｈｅｈｉｇｈｐｒｉｃｅａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｅａｍｆｏｒｅｉｇｎｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅｔｅｓｔｅｒｓａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ａｈｉｇｈｓｐｅｅｄｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅｔｅｓｔｅｒｔｈａｔｂａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２ｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｅｒｗａｓｐｒｏｖｉｄｅｄｗｉｔｈｆｏｕｒｔｅｓｔｃｈａｎｎｅｌｓｗｈｉｃｈｃｏｖｅｒｅｄｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｓｔａｎｄａｒｄｐｒｏｔｏｃｏｌｆｒｏｍ９．９Ｇｂｐｓｔｏ１１．３Ｇｂｐｓ，ａｎｄｉｔａｌｓｏｓｕｐｐｏｒｔｅｄｍｕｌｔｉｐｌｅｐｓｅｕｄｏ－ｒａｎｄｏｍｃｏｄｅｓｏｕｔｐｕｔｔｉｎｇａｎｄｃａｎｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ－ｌｙｄｉｓｐｌａｙｔｈｅｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅｗｉｔｈｗｅｌｌｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｈｕｍａｎｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ａｓｐｅｃｉｆｉｃｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔ－ｗａｒｅｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｒｗａｓｍａｄｅｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｔｅｓｔｅｒｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｂｉｔｅｒｒｏｒｔｅｓｔｉｎｇｗｈｉｃｈｈａｓｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｓｉｍｐｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｌｏｗｐｒｉｃｅ．Key words ：ＳＴＭ３２；ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅｔｅｓｔｅｒ；ｅｙｅｄｉａｇｒａｍ；ｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅ；ｈｕｍａｎ－ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ
0 引言
在高速通信系统中，误码测试仪作为检验数据传输质量的工具有着重要作用。随着１０Ｇｂｐｓ、４０Ｇｂｐｓ光模块与ＡＯＣ的发展，市场上对价格适中，操作简单的误码仪的需求不断增长。虽然目前国内外对高速率误码仪的研究都有了一定的突破，但市场上多为国外产品，其价格高昂，操作复杂，维护困难。至于国内的误码仪产品相对较少，而且已推向市场的产品大都在测试速率、人机交互以及其它各项性能指标都未能达到国际水平。为此，开发一种价格较低，操作简单，性能可靠的误码测试仪，满足实际中对通信系统基本的误码测试功能，尤为重要。1 系统总体设计与工作原理
如图１所示，系统主要由各个电路模块组成：电源系统、码型信号输出与检测电路、信号优化电路、时钟信号电路、人机交互的触控液晶显示屏（ＬＣＤ）。相对于基于ＦＰＧＡ的误码仪方案［１］
，本误码测试系统选用
ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６
［２］
作为控制处理器，其内核为ＡＲＭ３２位Ｃｏｒ－
ｔｅｘ－Ｍ３，最高主频可达到７２ＭＨｚ。
它片内集成了２个Ｉ２
Ｃ接
口、３个ＵＳＡＲＴ、多个ＡＤＣ通道，支持ＳＷＤ与ＪＴＡＧ调试。这样丰富的接口能满足系统对各电路模块的控制。
其中，系统的码型信号输出与检测电路选用ＶＳＣ８２４８作为主芯片
［３］
。选用该芯片是因其具有４个高速收发的１０
Ｇｂｐｓ传
图1 系统整体框架图
输通道，能方便实际中同时对４个１０Ｇｂｐｓ的光模块测试，也能对４０Ｇｂｐｓ的ＡＯＣ进行检测。它内部集成了能够产生不同伪随机码信号的ＰＲＢＳ码生成模块、误码检测模块和具有一定时钟数据恢复（ＣＤＲ）功能的模块。另一方面，为了保证系统码型输出信号的质量，本系统的信号优化电路采用ＧＮ２０１０Ｅ芯片，该芯片强大的ＣＤＲ功能能够满足优化信号的要求。而时钟信号电路则选用Ｓｉ５７０这款可编程的时钟芯片，它可以通过编程控制选择输出频率为１０～９４５ＭＨｚ的时钟信号，而且温度稳定性好，能够达到±２０ＰＰＭ。
本系统为了保证自身高速信号传输时受到影响较小，因此选用了集成度较高的芯片，并且添加了专门优化高速信号质量的模块。更重要的是，高集成度还使得信号完整性设计难度降低，简化了电路设计、程序设计，间接的使总体成本变得较低。
系统的基本工作原理：系统中的触控ＬＣＤ收到用户对误码