基于M1451和VSC8228的光模塊自動測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

高學嚴 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重要的節(jié)點，各大網(wǎng)絡運營商對其的需求量越來越多，從而對光模塊的生產(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。光模塊的測試是生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，為了提高測試效率和生產(chǎn)效率，文章特研究并設計了一種基于M451和VSC8228的光模塊自動測試系統(tǒng)。

關鍵詞：自動測試系統(tǒng)；M451；VSC8228

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，中國三大網(wǎng)絡運營商中國移動、中國聯(lián)通和中國電信對光模塊的需求越來越多，目前，尤其對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)光模塊的過程中，提高光模塊的測試效率就顯得尤為重要。

目前，有些廠家通過一些現(xiàn)有的設備整合成一套測試系統(tǒng)，成本太高，不易維護，測試效率也較低。為了改善以上缺點，特需研究一種更好的光模塊自動測試系統(tǒng)，本研究基于M451和VSC8228的光模塊自動測試系統(tǒng)，用于提高測試效率并節(jié)約測試成本。

1 測試原理及組成

1.1自動測試系統(tǒng)框

自動測試系統(tǒng)框如圖1所示。

1.2測試原理

此光模塊自動測試系統(tǒng)是以M451為主控芯片，其在光模塊自動測試系統(tǒng)中主要功能是接收和設置觸摸屏上的數(shù)據(jù)和控制光模塊自動測試系統(tǒng)中各個功能模塊的協(xié)調(diào)工作。首先，接收觸摸屏界面?zhèn)鬟^來的各種設置數(shù)據(jù)，主要有測試用的偽隨機碼型、速率、測試時間、測試模塊光的波長、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將時鐘數(shù)據(jù)通過IIC總線傳送到SI570，產(chǎn)生相對應的時鐘信號給到VSC8228使用，再將偽隨機碼型等與VSC8228相關的參數(shù)通過IIC總線傳送到VSC8228中，使其產(chǎn)生相應的波形給到發(fā)射光源激發(fā)相應的光，發(fā)射光源產(chǎn)生相應波長的光再經(jīng)過自動光衰減器衰減到對應強度的光輸出到待測光模塊的接收端，用于測試光模塊的靈敏度、高告警和底告警，并記錄相應的光功率計的值和相應的狀態(tài)用于判斷參數(shù)是否滿足要求。測試靈敏度時光模塊會將接收到帶有數(shù)據(jù)的光信號轉(zhuǎn)換為電信號送到VSC8228中，用于判斷是否有無誤碼發(fā)生并計算誤碼率。發(fā)射光功率計的功能是測試光模塊的發(fā)射端發(fā)出的光的大小，接收光功率計的功能是測試待測光模塊接收端的光的大小，電源為各個功能模塊提供電源，觸摸屏用于各種參數(shù)的設置和測試結果的顯示，也可以通過PC機連接到系統(tǒng)上讀取各種數(shù)據(jù)保存。

2 硬件設計

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，帶有強大的DSP功能以及帶浮數(shù)點運算功能，工作最高主頻可達72 MHz，內(nèi)置高達256 kB Flash和32 kB SRAM供開發(fā)者使用，集成了豐富的外設如：多個GPIO、定時器、12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、RTC、多個異步串口通信UART、高速SPI、I2C、I2S、多路PWM、模擬比較器、精準的溫度傳感器、電壓復位和掉電檢測功能等，寬電源工作電壓：2.5～5.5 V；大范圍工作溫度：- 40～105℃。產(chǎn)品功能強大，應用十分廣泛。

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

SI570是Silicon Laboratories公司生產(chǎn)的一種可通過IIC編程的XONCXO晶體振蕩器，其輸出工作頻率10～1 400 MHz，RMS抖動低于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IIC總線控制其內(nèi)部的控制寄存器使其工作，輸出精準頻率供設備使用。應用十分廣泛。

M451和VSC8228硬件原理如圖2所示。

3 單片機M451軟件工作設計

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

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、告警電平和運行時間，參數(shù)輸出有測試結果、測試過程的參數(shù)、運行時間、誤碼個數(shù)、誤碼率、模塊工作電流、電壓和發(fā)射光功率。通過界面按鈕可以輸入誤碼測試儀的啟動和停止。系統(tǒng)的運行時間實時計時并顯示，光模塊自動測試系統(tǒng)運行一次測試總時間≤1000h。

5 結語

根據(jù)實際生產(chǎn)過程中的使用情況和對本光模塊自動測試系統(tǒng)使用的實際感受，可以確定本光模塊自動測試系統(tǒng)的設計和開發(fā)滿足實際使用的要求。其體積小、成本低、運行安全穩(wěn)定，是一款性價比極高的光模塊自動測試系統(tǒng)。