基于M1451和VSC8228的光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高學(xué)嚴(yán) 彭魏魏

摘要：隨著城域網(wǎng)、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的發(fā)展，光模塊作為光纖通信鏈路中的一個(gè)重要的節(jié)點(diǎn)，各大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商對(duì)其的需求量越來(lái)越多，從而對(duì)光模塊的生產(chǎn)商提出了更高的要求，需要生產(chǎn)商能夠更快更好地產(chǎn)出高質(zhì)量的光模塊，尤其是155 Mbps，1.25Gbps和2.5Gbps等速率光模塊。光模塊的測(cè)試是生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，為了提高測(cè)試效率和生產(chǎn)效率，文章特研究并設(shè)計(jì)了一種基于M451和VSC8228的光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；M451；VSC8228

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，中國(guó)三大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信對(duì)光模塊的需求越來(lái)越多，目前，尤其對(duì)l*9和SFP的封裝155Mbps、1.25Gbps和2.5Gbps等速率光模塊需求更是海量的。在大量生產(chǎn)光模塊的過(guò)程中，提高光模塊的測(cè)試效率就顯得尤為重要。

目前，有些廠家通過(guò)一些現(xiàn)有的設(shè)備整合成一套測(cè)試系統(tǒng)，成本太高，不易維護(hù)，測(cè)試效率也較低。為了改善以上缺點(diǎn)，特需研究一種更好的光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，本研究基于M451和VSC8228的光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，用于提高測(cè)試效率并節(jié)約測(cè)試成本。

1 測(cè)試原理及組成

1.1自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)框

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)框如圖1所示。

1.2測(cè)試原理

此光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是以M451為主控芯片，其在光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中主要功能是接收和設(shè)置觸摸屏上的數(shù)據(jù)和控制光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊的協(xié)調(diào)工作。首先，接收觸摸屏界面?zhèn)鬟^(guò)來(lái)的各種設(shè)置數(shù)據(jù)，主要有測(cè)試用的偽隨機(jī)碼型、速率、測(cè)試時(shí)間、測(cè)試模塊光的波長(zhǎng)、靈敏度、高告警和低告警的參數(shù)以及各種輔助參數(shù)。然后，M451將時(shí)鐘數(shù)據(jù)通過(guò)IIC總線傳送到SI570，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)給到VSC8228使用，再將偽隨機(jī)碼型等與VSC8228相關(guān)的參數(shù)通過(guò)IIC總線傳送到VSC8228中，使其產(chǎn)生相應(yīng)的波形給到發(fā)射光源激發(fā)相應(yīng)的光，發(fā)射光源產(chǎn)生相應(yīng)波長(zhǎng)的光再經(jīng)過(guò)自動(dòng)光衰減器衰減到對(duì)應(yīng)強(qiáng)度的光輸出到待測(cè)光模塊的接收端，用于測(cè)試光模塊的靈敏度、高告警和底告警，并記錄相應(yīng)的光功率計(jì)的值和相應(yīng)的狀態(tài)用于判斷參數(shù)是否滿足要求。測(cè)試靈敏度時(shí)光模塊會(huì)將接收到帶有數(shù)據(jù)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送到VSC8228中，用于判斷是否有無(wú)誤碼發(fā)生并計(jì)算誤碼率。發(fā)射光功率計(jì)的功能是測(cè)試光模塊的發(fā)射端發(fā)出的光的大小，接收光功率計(jì)的功能是測(cè)試待測(cè)光模塊接收端的光的大小，電源為各個(gè)功能模塊提供電源，觸摸屏用于各種參數(shù)的設(shè)置和測(cè)試結(jié)果的顯示，也可以通過(guò)PC機(jī)連接到系統(tǒng)上讀取各種數(shù)據(jù)保存。

2 硬件設(shè)計(jì)

控制芯片M451是新塘科技推出的一款32位微控制器，其內(nèi)部嵌入ARM Cortex-M4F高性能處理器，帶有強(qiáng)大的DSP功能以及帶浮數(shù)點(diǎn)運(yùn)算功能，工作最高主頻可達(dá)72 MHz，內(nèi)置高達(dá)256 kB Flash和32 kB SRAM供開(kāi)發(fā)者使用，集成了豐富的外設(shè)如：多個(gè)GPIO、定時(shí)器、12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、RTC、多個(gè)異步串口通信UART、高速SPI、I2C、I2S、多路PWM、模擬比較器、精準(zhǔn)的溫度傳感器、電壓復(fù)位和掉電檢測(cè)功能等，寬電源工作電壓：2.5～5.5 V；大范圍工作溫度：- 40～105℃。產(chǎn)品功能強(qiáng)大，應(yīng)用十分廣泛。

誤碼儀芯片VSC8228是VITESSE公司生產(chǎn)的一款專(zhuān)用的誤碼測(cè)試儀芯片。支持的測(cè)試速率從125 Mbps到4.25Gbps，可以通過(guò)IIC總線控制設(shè)置其內(nèi)部控制寄存器實(shí)現(xiàn)工作，讀取其內(nèi)部狀態(tài)寄存器判定工作狀態(tài)。其基準(zhǔn)時(shí)鐘由外部時(shí)鐘源輸入。其主要由接收信道RX、發(fā)射信道TX、PRBS碼型發(fā)生器和檢測(cè)器、時(shí)鐘發(fā)生器和通信口組成。工作溫度為- 10～95℃?？刂坪?jiǎn)單，芯片廉價(jià)并且穩(wěn)定性好。

SI570是Silicon Laboratories公司生產(chǎn)的一種可通過(guò)IIC編程的XONCXO晶體振蕩器，其輸出工作頻率10～1 400 MHz，RMS抖動(dòng)低于l ps，集成了PECL，LVDS，CMOS和CML等多種電平輸出形式。集成了IIC總線接口，MCU通過(guò)IIC總線控制其內(nèi)部的控制寄存器使其工作，輸出精準(zhǔn)頻率供設(shè)備使用。應(yīng)用十分廣泛。

M451和VSC8228硬件原理如圖2所示。

3 單片機(jī)M451軟件工作設(shè)計(jì)

當(dāng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)上電后，M451首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，并將上一次斷電時(shí)的測(cè)試模塊信息顯示在觸摸屏上，同時(shí)按照上次的參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)，主要設(shè)置VSC8228和SI570。然后等待系統(tǒng)的設(shè)置或按照上次斷電時(shí)的設(shè)置參數(shù)啟動(dòng)測(cè)試下一個(gè)模塊；當(dāng)掃碼槍將模塊信息輸入到系統(tǒng)后，系統(tǒng)將檢測(cè)模塊是否存在和是否準(zhǔn)備好測(cè)試，一旦確定可以測(cè)試則進(jìn)行一次測(cè)試流程。也可以通過(guò)按鈕啟動(dòng)測(cè)試流程。在測(cè)試過(guò)程中M451定時(shí)100 Ms向VSC8228芯片讀取測(cè)試狀態(tài)、碼數(shù)和誤碼個(gè)數(shù)，判斷是否有誤碼產(chǎn)生并計(jì)算誤碼率，最后，將測(cè)試結(jié)果及過(guò)程參數(shù)送到觸摸屏界面顯示，給測(cè)試人員直觀判斷測(cè)試結(jié)果，可以輸出測(cè)試完成信號(hào)給下一道工序使用。

4 觸摸屏界面功能

系統(tǒng)參數(shù)的輸入和輸出主要在觸摸屏上，參數(shù)的輸入有偽隨機(jī)碼型、速率、靈敏度值、高告警值、低告警值、模塊工作電流范圍、波長(zhǎng)、告警電平和運(yùn)行時(shí)間，參數(shù)輸出有測(cè)試結(jié)果、測(cè)試過(guò)程的參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間、誤碼個(gè)數(shù)、誤碼率、模塊工作電流、電壓和發(fā)射光功率。通過(guò)界面按鈕可以輸入誤碼測(cè)試儀的啟動(dòng)和停止。系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)并顯示，光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行一次測(cè)試總時(shí)間≤1000h。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的使用情況和對(duì)本光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)使用的實(shí)際感受，可以確定本光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)滿足實(shí)際使用的要求。其體積小、成本低、運(yùn)行安全穩(wěn)定，是一款性?xún)r(jià)比極高的光模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。