基于FPGA的數(shù)據(jù)采集設計

程玉強 崔祺

摘 要：針對某數(shù)字電路板的功能測試需要，本文給出了一種基于FPGA的數(shù)據(jù)采集的設計，詳細介紹了其工作原理及電路設計。本文設計的數(shù)據(jù)采集，具有光纖接口與網(wǎng)絡接口，較好的完成了自動測試系統(tǒng)中測試需求。

關鍵詞：FPGA 光纖接口 網(wǎng)絡接口 自動測試

1 引言

隨著印制電路板組件集成度越來越高，數(shù)字收發(fā)模塊通道數(shù)越來越多，測試量越來越大，傳統(tǒng)的測試工作量和勞動強度很大。為了減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率，一個自動測試系統(tǒng)是必不可少的，下圖為某數(shù)字電路板測試系統(tǒng)結構簡圖：

圖中數(shù)據(jù)采集板主要實現(xiàn)自動測試系統(tǒng)的測試接口與被測電路板特定接口之間的轉換。根據(jù)不同的測試需要，數(shù)據(jù)采集板可以實現(xiàn)自動測試系統(tǒng)資源的配置。本文給出了一種數(shù)據(jù)采集板的設計方案，介紹了其工作原理及電路設計。

2工作原理及電路設計：

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)絡接口兩部分組成。

在接收通道測試時，由測試計算機發(fā)出指令，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集，將指令通過光纖傳輸給被測電路板，電路板將采集到的信號，傳輸?shù)綔y試計算機，計算機利用其強大的計算能力，得出接收增益、隔離度等；發(fā)射測試時，由測試計算機發(fā)出指令，數(shù)據(jù)采集將指令分別送入被測電路板與適配的程控開關，分時測量各通道的指標。

2.2主要硬件構成

1）FPGA模塊選型

通過對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 芯片來進行設計，Stratix II GX系列芯片包含了 4 到 20 個高速收發(fā)通道，每個收發(fā)器工作范圍最低 600Mbps，最高高達6.375Gbps，串行鏈路總鏈接能力達到 127Gbps。目前已被集成到各種廣泛應用中，尤其是高速串行應用中，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）電源電路設計

電路板中使用了可編程邏輯器件、光纖模塊、網(wǎng)絡接口芯片等器件。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，在電路設計中，LTM4616 需要為FPGA提供1.2v、2.5v和3.3v電壓。同時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，所以在設計原理圖的時候就要放置兩顆LTM4616芯片。

3）光纖接口

光纖模塊采用國產(chǎn)模塊型號為BW-SOM22T11M，該模塊中心波長為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（TX+和TX-）接口電平標準為LVPECL，接收信號（RX+和RX-）接口電平標準為CML。

4）網(wǎng)絡接口

該數(shù)據(jù)采集板，采用基于SOPC（System on a Programmable Chip）技術進行網(wǎng)絡接口設計。網(wǎng)絡芯片采用Marvell公司的88E1111芯片，數(shù)據(jù)采集板設計的網(wǎng)絡接口為10M/100M自適應網(wǎng)路。

3結束語

本文結合某數(shù)字電路板自動測試需求，給出了數(shù)據(jù)采集電路板的設計方案，解決了自動測試系統(tǒng)建立的瓶頸。在此基礎上建立的自動測試系統(tǒng)，很大縮短了測試時間，提高了測試效率， 具有較高的實用價值。

參考文獻：

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