基于FPGA的SFP光模块自动测试系统的设计研究

摘要

随着光通信的高速发展，通信市场中不可或缺的光模块技术也随之不断进步。光模块的测试作为光模块设计和生产的重要环节已经成为各个光模块厂商的主要研究课题之一。SFP光模块自动测试系统弥补了当前光模块测试领域的缺陷，其能够取代测试中仪器连接和手动操作的方式，实现对光模块的自动化测试，节约成本，提高了光模块生产和测试的效率，因此有重要的研究价值。
　　论文首先介绍了SFP光收发模块的测试原理和测试目标，并针对需求定制合适的系统设计方案。在系统设计方案选择上对比了以ARM/MCU作为主控芯片的系统方案和基于FPGA的SOC系统方案的优缺点，最终选择有灵活性更好的基于FPGA的SOC系统作为自动测试系统的设计方案。
　　论文接着介绍了误码检测原理和m型伪随机序列的生成算法，阐述了基于FPGA的误码检测IP核的设计，以及对设计模块的仿真。通过理论分析和仿真验证，证明了使用PRBS-7的并行m型伪随机序列检测SFP模块进行误码率的可行性。
　　论文随后阐述了控制系统的设计，包括对FPGA逻辑电路的控制和对模块光功率、消光比等工作参数的设置。控制系统采用Microblaze软核，基于CoreConnnect技术在FPGA上构建片上系统，节省资源并提高了系统集成度。通过Chipsocpe对SOC系统的在线逻辑分析，证明了控制系统设计的可靠性。
　　论文最后介绍了基于Labview平台的上位机软件的设计，包括基于队列结构的程序设计以及对SQL数据库的访问等。对多次测试的结果分析可知，自动测试系统的设计达到了预期的目标。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景及意义

1．2．1 误码测试的现状

1．2．2 FPGA和SOC的发展现状

1．2．3 自动测试系统的研究意义

1．3 主要研究工作和论文结构

1．3．1 主要研究工作

1．3．2 论文结构

第二章 系统设计原理及设计方案

2．1 系统设计原理

2．1．1 SFP模块结构

2．1．2 光发射器

2．1．3 光接收器

2．1．4 SFP模块接口

2．1．5 智能诊断功能

2．1．6 工作特性和测试方式

2．2 系统总体方案

2．2．1 系统需求

2．2．2 系统方案设计

2．2．3 系统总体框架

2．3 本章小结

第三章 误码率检测设计

3．1 FPGA主芯片的介绍

3．2 伪随机序列的设计

3．2．1 伪随机序列产生原理

3．2．2 误码率测试的整体框架

3．2．3 并行m型伪随机序列的设计

3．3 高速码流的收发设计

3．3．1 GTP发射器的设计

3．3．2 GTP接收器的设计

3．4 伪随机序列检测的设计

3．5 本章小结

第四章 控制系统设计

4．1 Microblaze的结构

4．1．1 Microblaze的逻辑结构

4．1．2 Microblaze的总线结构

4．2 Microblaze总线架构的设计

4．3 Microblaze外设的设计

4．3．1 Microblaze的IIC总线通信设计

4．3．2 Microblaze的控制设计

4．4 跨时钟域的同步设计

4．5 控制系统的实现及在线测试

4．5．1 Microblaze控制系统的实现

4．5．2 SOC系统的在线逻辑分析

4．6 本章小结

第五章 上位机软件设计

5．1 Labview编程环境介绍

5．1．1 Labview语言特征

5．1．2 Labview运行机制

5．2 基于Labview的上位机软件设计

5．2．1 系统结构的设计

5．2．2 程序结构的设计

5．2．3 SFP模块上位机界面设计

5．3 自动测试系统的验证

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢