CS21354在手持式2M误码测试仪中的应用

1 手持式2M误码测试仪系统的结构
    手持式2M误码测试仪集2M误码测试分析、数据存储、数据图形显示三种功能于一体。该仪器是通过采用嵌入式设计技术，把FPGA、成帧器、LCD控制器等核心部件进行系统集成，并利用LCD图形显示等现代电子系统设计技术的一种综合设计，具有功能强大、技术含量高、体积小、重量轻等特点，携带和操作十分方便，有很强的实用性和良好的市场前景，代表了当今电子测量仪器的一种发展趋势。2M误码测试仪系统的结构如图l所示。

硬件部分中CS21354芯片：接收方向的时钟／数据恢复电路可以接收到的AMI／HDB3编码的E1信号转换为串行的非归零(NRZ)El码流。接收灵敏度为一18 dB，可满足短距离(<900米)的应用。发送方向可以产生满足G．703模板的E1波形，满足75 W同轴电缆或120 W双绞线应用。对抖动的抑制特性满足G．823、G．705的要求。FPGA模块：主要用于流量发生和流量统计。外围电路：包括USB接口、LCD及触摸屏、数据输入输出接口、存储单元、语音接口、通信接口、JTAG接口等电路模块和接口。电源模块：提供整个设备的电源供应，包括电池供电和外接电源供电两种方式。由于是手持式设备，采用电池供电时，整个设备应该能待机5个小时、正常工作2个小时以上。
1．1 人机接口模块
    人机接口分显示和键盘两部分。显示模块采用可显示汉字和图形的图形点阵式液晶显示屏。汉字显示方便用户使用。图形显示可使用统计图表、曲线等多种显示方式来表达要显示的内容，使显示内容更加生动。由于仪器为手持式的，显示屏的外形要小，所以要求显示像素的尺寸也要小，这样才能有足够的像素点阵。显示屏模块还要带有显示控制器、显示缓冲器和背光电源，以便在现场光线不足时使用。键盘模块分为两组：组合键和功能键。组合键在不同的层次界面下通过软件来控制．实现不同的功能，并在显示屏上显示。而一部分功能必须由功能键来完成，一个单元的键对应一个功能，如控制光标移动的上、下、左、右键。
1．2 2M测试模块
    2M测试模块可以完成数字口的全部测试工作，包括HDB3码的编码和解码、时钟提取、测试图案的产生和检测、各种帧格式信号的产生以及告警信号的产生及检测等。本设计采用的是深圳市芯海科技有限公司的CS21354。
    CS21354集成了先进的成帧器、收发滑动缓存器和一个片内短、长特理线路接口，当将其用作El接口时，其帧结构符合CCITT G．704、G．706和G．732协议。CS21354内含有El成帧器和3个HDLC控制器，可提供2．048 Mb／s的El数据接口，完成E1信号转换，还具AMI、HDB3及B8ZS线路编码，帧标志的产生、零比特的插入和删除、CRC码的产生和校验、链路检测、错误报警及相应的处理功能。CS21354包括接收线路接口单元(Receive LIU)、抖动消除器(JAT)、背板接口(Backplane interface)、时钟合成适配器(CSAD)、数据接收器(Transmit LIU)、El成帧器(ETST)、发送线路接口单元(Transmit LIU)、微处理器接口(MPU)和连接测试接入端口组(JTAG)、弹性存储单元(ELST)十个主要部分。
1．3 存储模块
    存储模块用于记录监测结果，并提供实时时钟，主要器件是非易失性存储器和实时时钟电路，本设计采用Dallas公司的DSl746型模块．内含128 K字节的非易失RAM和实时时钟。它有如下主要特征：集成了NV SRAM、实时时钟、晶振、电源失效控制电路和锂电池；内含的访问时钟寄存器方式与静态RAM完全相同，这些寄存器位于RAM中最高的8个地址；完全的非易失性，可在缺少电源的条件下工作10年以上；带有电池电压指示标志；具有电源失效写保护，允许±10％的VCC电源容差。

2 2M测试模块设计
2.1 电路设计

    2M测试模块由CS21354及其外围电路组成，载有时钟信号的单极信号和参考电压从接收端口引入，并由时钟与数据恢复模块进行B8ZS和HDB3解码，时钟和PCM数据恢复、线路编码混乱监测及信号丢失检测。当可编程连续比特周期极限内的线路脉冲输入的正负方向上都没有脉冲时，模块则指示为信号丢失。一旦出现一个单独线路脉冲，指示即被消除。当检测到线路信号丢失或出现时，即产生中断。背板收接口输出包含BRPCM所有时隙2.048Mbit/s的串行数据流，BRFP信号可以指示每256bit帧的第一比特，或是CRC复帧的第一帧的第一比特。所以接收背板信号背板时钟保持同步。

    E1转发器产生2046kbit/s数据流、生产帧、CRC复帧及CAS复帧。与传输单信道串行控制器（TPSC（一致，E1-TRAN块提供空闲码置换、数据转换，信令源与CAS数据及数字音频插入的单时隙控制。HDLC转发器（TDPR）和传输信道插入（TXC1）块串的时隙16均支持普通信道信令（CCS），CCS支持AIS和TS16AIS的传输出及远端警报（RAI）和远端多帧警报信号的传输。

2.2 软件设计

    误码仪的软件按照软件工程的要求进行设计。可分为以下几个部分：初始化模块、键盘模块、运算处理模块、显示模块、管理控制模块、存储操作模块和打印模块。

    系统的初始化模块包括开机自检、硬件参数初始化等；键盘模块对面板上的用户输入进行分析处理，并转到管理控制模块，通过调用相关函数实现并进行处理；算法处理模块对从CS21354输入的原始数据进行分析，并由状态显示模块显示程序运行时的各种状态；存储操作模块对各次操作结果和分析进行记录，并对记录进行管理，打印模块完成对测试结果的打印。误码仪的所有与硬件有关的操作都以标准函数形式提供，上层应用程序与硬件不发生任何联系，而是通过标准函数访问。由SOPC Builder应用软件生成的用户逻辑接口来完成对CS21354的硬件驱动。上层应用程序对用户逻辑的函数调用即可完成对CS21354的操作。

3 结束语

    文中主要讨论了CS21354在手持式2M误码测试仪的硬件和软件设计中的设计思路和设计方案。本设计采用目前非常先进的软硬件协同设计的SOPC技术方案完全是可行的，测试结果表明，该设计的技术指标达到了设计要求。具有非常广阔的应用前景。