程玉強(qiáng) 崔祺

摘 要：針對(duì)某數(shù)字電路板的功能測(cè)試需要，本文給出了一種基于FPGA的數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了其工作原理及電路設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集，具有光纖接口與網(wǎng)絡(luò)接口，較好的完成了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中測(cè)試需求。

關(guān)鍵詞：FPGA 光纖接口 網(wǎng)絡(luò)接口 自動(dòng)測(cè)試

1 引言

隨著印制電路板組件集成度越來(lái)越高，數(shù)字收發(fā)模塊通道數(shù)越來(lái)越多，測(cè)試量越來(lái)越大，傳統(tǒng)的測(cè)試工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度很大。為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，一個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是必不可少的，下圖為某數(shù)字電路板測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：

圖中數(shù)據(jù)采集板主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試接口與被測(cè)電路板特定接口之間的轉(zhuǎn)換。根據(jù)不同的測(cè)試需要，數(shù)據(jù)采集板可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)資源的配置。本文給出了一種數(shù)據(jù)采集板的設(shè)計(jì)方案，介紹了其工作原理及電路設(shè)計(jì)。

2工作原理及電路設(shè)計(jì)：

2.1 系統(tǒng)原理描述

該數(shù)據(jù)采集板，工作電壓為+5V。主要由光纖接口和網(wǎng)絡(luò)接口兩部分組成。

在接收通道測(cè)試時(shí)，由測(cè)試計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集，將指令通過(guò)光纖傳輸給被測(cè)電路板，電路板將采集到的信號(hào)，傳輸?shù)綔y(cè)試計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)利用其強(qiáng)大的計(jì)算能力，得出接收增益、隔離度等；發(fā)射測(cè)試時(shí)，由測(cè)試計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，數(shù)據(jù)采集將指令分別送入被測(cè)電路板與適配的程控開(kāi)關(guān)，分時(shí)測(cè)量各通道的指標(biāo)。

2.2主要硬件構(gòu)成

1）FPGA模塊選型

通過(guò)對(duì)資源及功能等因素的考慮，數(shù)據(jù)采集使用的控制芯片，選用Altera司的Stratix II GX 系列 FPGA 芯片來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，Stratix II GX系列芯片包含了 4 到 20 個(gè)高速收發(fā)通道，每個(gè)收發(fā)器工作范圍最低 600Mbps，最高高達(dá)6.375Gbps，串行鏈路總鏈接能力達(dá)到 127Gbps。目前已被集成到各種廣泛應(yīng)用中，尤其是高速串行應(yīng)用中，支持多種主要協(xié)議，例如 PCI Express、CEI-6G、串行數(shù)字接口、千兆以太網(wǎng)和光纖通道和等

2）電源電路設(shè)計(jì)

電路板中使用了可編程邏輯器件、光纖模塊、網(wǎng)絡(luò)接口芯片等器件。需要的供電電壓包括5v、3.3v、2.5v、1.2v等，為了適應(yīng)系統(tǒng)電源供給只有5v，且能滿足不同芯片的電壓和電流的要求，電源電路采用LTM4616的電源芯片，在電路設(shè)計(jì)中，LTM4616 需要為FPGA提供1.2v、2.5v和3.3v電壓。同時(shí)也要為光纖模塊提供3.3V工作電壓。LTM4616電源芯片總共需要提供4路電源，而每顆LTM4616 電源芯片只能輸出2路電源，所以在設(shè)計(jì)原理圖的時(shí)候就要放置兩顆LTM4616芯片。

3）光纖接口

光纖模塊采用國(guó)產(chǎn)模塊型號(hào)為BW-SOM22T11M，該模塊中心波長(zhǎng)為850nm，通道可提供2.5Gbps 典型傳輸速率，使用3.3V電源供電。模塊光發(fā)射部分發(fā)送信號(hào)（TX+和TX-）接口電平標(biāo)準(zhǔn)為L(zhǎng)VPECL，接收信號(hào)（RX+和RX-）接口電平標(biāo)準(zhǔn)為CML。

4）網(wǎng)絡(luò)接口

該數(shù)據(jù)采集板，采用基于SOPC（System on a Programmable Chip）技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)芯片采用Marvell公司的88E1111芯片，數(shù)據(jù)采集板設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)接口為10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)路。

3結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合某數(shù)字電路板自動(dòng)測(cè)試需求，給出了數(shù)據(jù)采集電路板的設(shè)計(jì)方案，解決了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)建立的瓶頸。在此基礎(chǔ)上建立的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，很大縮短了測(cè)試時(shí)間，提高了測(cè)試效率， 具有較高的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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