CN101813783B - 一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星导航接收机的基带芯片的测试方法。该方法依次包括如下步骤：接收导航卫星射频信号并转换为数字中频信号；将得到的数字中频信号采集并转换成二进制文件；将得到的二进制文件进行存储；将存储的二进制文件回放成数字中频信号并输送给被测的基带芯片；对被测基带芯片的输出进行结果正确性判定。该方法降低了搭建多套测试平台所需的费用，便于在更精细的分辨率上判定待测基带芯片输出的正确性。

Description

一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的方法

技术领域

本发明属于集成电路测试装置领域，特别涉及卫星导航接收机的基带芯片的测试方法。

背景技术

目前对于卫星导航接收机的基带芯片的验证和测试，主要采用如下方法：

1、寄存器传输级(Register Transfer Level)验证：用算法链路产生的测试激励(数字中频信号)，送入待测基带芯片，观测基带芯片输出，分析输出结果的正确性。该方法的优点是：1)能够在cyc l e级别上判定基带芯片是否在正确的时间点上输出结果；2)能够在比特级别上判定基带芯片输出结果的正确性；3)方便测试故障的复现。该方法的缺点是：1)算法链路产生的测试激励无法完全模拟实际卫星信号经RF子系统的情况；2)寄存器传输级验证的速度较慢，如果进行软硬件协同仿真则速度更慢。

2、采用卫星信号模拟器进行验证和测试：用专用的卫星信号模拟器，模拟产生卫星发出的射频信号，经射频子系统后变成数字中频信号，送入待测基带芯片，观测基带芯片输出，分析输出结果的正确性。该方法的优点是：1)能够模拟较多的工作场景，可进行大部分的性能指标测试；2)待测芯片以实际速率工作，验证速度比寄存器传输级验证快；3)同时也对射频子系统进行了验证；4)方便测试故障的复现。该方法的缺点是：1)专用的卫星信号模拟器价格高昂，国产设备在几十万元数量级，进口设备在百万元数量级，如果要搭建多套测试平台，则需要多套卫星信号模拟器，所需费用一般企业可能无法承受；2)专用的卫星信号模拟器仍然无法完全替代实际卫星信号；3)无法判定基带芯片是否在正确的时间点上输出结果；4)无法在比特级别上判定基带芯片输出结果的正确性。

3、接收天上的实际卫星信号，进行验证和测试：采用天线接收天上实际的卫星信号，经射频子系统后变成数字中频信号，送入待测基带芯片，观测基带芯片输出，分析输出结果的正确性。该方法的优点是：1)能够验证待测芯片在实际工作场景的表现；2)待测芯片以实际速率工作，验证速度比寄存器传输级验证快；3)同时也对射频子系统进行了验证；4)可同时搭建多套测试平台。该方法的缺点是：1)很多性能指标无法测试；2)对于某些测试故障的复现比较困难；3)无法判定基带芯片是否在正确的时间点上输出结果；4)无法在比特级别上判定基带芯片输出结果的正确性。

附图1给出了上述方法2和方法3的卫星导航接收机基带芯片测试方法的示意图(注：上述方法1的寄存器传输级验证平台都是在工作站软环境上实现，虽不在附图1中体现，但工作原理类似)。可以看出，现有的导航卫星信号测试方法，都是将经过下变频以后的数字中频信号，直接输出给被测基带芯片，进而通通基带芯片的输出来判定其正确性。

针对目前卫星导航接收机的基带芯片的验证测试所存在的问题，本发明提出了一种用于卫星导航接收机的基带芯片的测试方法。

发明内容

本发明提供一种新的用于卫星导航接收机的基带芯片的测试方法，从而解决现有方法成本过高、故障复现和回归测试困难、测试的时间分辨率和结果分辨率不够高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的方法，依次包括如下步骤：

1)接收导航卫星射频信号并转换为数字中频信号；

2)将1)步得到的数字中频信号采集并转换成二进制文件；

3)将2)步中得到的二进制文件进行存储；

4)将3)步存储的二进制文件回放成数字中频信号并输送给被测的基带芯片；

5)对被测基带芯片的输出进行结果正确性判定。

所述4)步中，同时回放数字中频信号和定时参考信号。

所述2)步和4)步通过一套包括FPGA，SRAM和USB接口芯片在内的数据采集回放板实现，所述3)步和5)步通过运行在PC机上面的软件实现，该PC机还包括数据采集存储控制程序和数据回放控制程序，对数据采集回放板的数据采集存储与回放进行控制，数据采集回放板与PC机之间通过USB接口通信，被测基带芯片通过通用异步收发(URAT)接口输出结果给该PC机。

所述2)步和3)步一共依次包括如下步骤：

第一步：将所述SRAM位宽设定为M，所述FPGA与USB接口的位宽也为M，M是8的整数倍数，采样数据位宽为N，M和N之间是整数倍关系，在数据采集存储控制程序的控制下，FPGA利用随路的采样时钟对数字中频信号进行采样，把M/N个数据拼成一个，同时，把数据调整成FPGA与USB接口要求的格式；

第二步：经FPGA内部FIFO缓冲后，由FPGA内部的SRAM控制器将采集到的数据写入SRAM；

第三步：SRAM控制器检测USB接口芯片是否处于空闲，若忙，则读数地址不更新，若闲，则把相应地址的数据从SRAM读出并传给USB接口芯片，同时更新读数地址；

第四步：通过USB接口将采集到的数据传输给PC机；

第五步：PC机在数据采集存储控制程序的控制下，调整数据格式，把位宽为M的数据，分成M/8个数据，并将其存入PC机硬盘。

所述4)步依次包括如下步骤：

第一步：将所述SRAM位宽设定为M，所述FPGA与USB接口的位宽也为M，M是8的整数倍数，采样数据位宽为N，M和N之间是整数倍关系，数据回放控制程序读取存放在PC机硬盘上的文件，把M/8个位宽为8比特的数据，拼成一个M比特数据；

第二步：将该数据通过USB接口发送；

第三步：FPGA内的SRAM控制器检测SRAM空间是否满，如果不满，则把USB接口芯片传来的数据写入SRAM，并更新写地址；若满，则把满状态通知USB接口芯片，暂时不要送新数据且保持写地址不变；同时该SRAM控制器把SRAM数据读出，经内部FIFO缓冲后，再把一个M比特的数据拆分成M/N个N位宽的数据，形成符合格式要求的数字中频数据。

与现有技术相比，本发明增加了数字中频信号采集步骤、数据存储步骤和数据回放步骤。

增加数字中频信号采集步骤带来的有益技术效果是：1)所采集的数字中频数据可以是实际的卫星数据，也可以是专用的卫星信号模拟器的数据，根据实际需要，该数据可用于各种场景测试或性能指标测试；2)所采集的数字中频数据已经包含了实际射频子系统的效应；3)所采集的数字中频数据还可以作为算法链路仿真的输入，一方面可以评估现有射频子系统的性能优劣，另一方面还可以作为优化接收机基带算法的测试激励。

增加数据回放步骤带来的有益技术效果是：1)在搭建多套测试平台时，无需多套卫星信号模拟器，所需费用大大降低；2)所回放的数据都是纯数字格式，方便在比特级别上判定基带芯片输出结果的正确性；3)回放数据的同时还输出参考定时信号，便于判定基带芯片是否在正确的时间点上输出结果；4)所回放的数据都是纯数字格式，能够直接进行故障的复现和回归测试；5)所回放的数据按实际应用的数字中频速率输出，因此验证速度比寄存器传输级验证要快。

增加数据存储步骤带来的有益技术效果是：所采集的数字中频数据是以计算机文件方式保存在PC机的硬盘上，非常便于重复使用。

总之，该方法大大降低了搭建多套测试平台所需的费用，便于在更精细的时间分辨率和更精细的结果分辨率上判定待测基带芯片输出的正确性，便于故障的复现和回归测试，有利于提高研发效率，加快研发进度，一方面节省研发成本，另一方面缩短了产品面向市场推广的时间。

附图说明

图1为现有的卫星导航接收机基带芯片测试方法2和3的流程图；

图2为本发明提出的卫星导航接收机基带芯片测试方法流程图；

图3为本发明具体实施例的流程图；

图4为本发明的具体实施例中的数据采集存储过程的流程图；

图5为本发明的具体实施例中的数据回放过程的流程图；

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明的具体实施例。

附图3给出了本发明的具体实施例。在本实施例中，数字中频信号的采集和回放，是通过一套包括FPGA，SRAM和USB接口芯片在内的数据采集回放板实现的，该电路板与一台PC机之间通过USB接口连接。该PC机上运行有数据采集、存储、回放的控制程序以及结果正确性判定程序。采集得到的二进制文件也存放在该PC机上面。

本具体实施例依次包括如下步骤：

1)根据用户的输入或者预先设定，决定是利用已有数据进行测试还是采集新的射频信号进行测试，如果是利用已有数据进行测试，则转到5)步，如果是采集新的数据进行测试，则转到2)步；

2)将接收到的导航卫星射频信号通过下变频、AGC、ADC转换成数字中频信号；

3)在数字中频信号采集存储控制程序的控制下，对数字中频信号进行采集并转换成二进制文件存放到PC机硬盘上；

4)数字中频信号采集控制程序根据用户的输入或者预先设定，决定终止数据采集过程或者进行下一次数据采集，如果决定进行下一次数据采集，则跳转到2)步，如果决定终止数据采集，则根据用户的输入或者预先设定，决定是否开始回放数据，如果不需要回放数据，则本次采集过程结束，如果需要回放数据，则进入5)步；

5)在数字中频信号回放控制程序的控制下，将保存在PC机硬盘上的二进制数据回放成数字中频信号并传输给被测基带芯片；

6)被测基带芯片对输入的数字中频信号进行处理，并将输出结果通过通用异步收发(URAT)接口反馈给PC机上的结果正确性判断程序；

7)结果正确性判断程序根据预先设定的判决方法给出判决结果；

8)数据回放控制程序根据用户的输入或者预先设定，决定终止数据回放过程或者进行下一次数据回放，如果决定进行下一次数据回放，则跳转到5)步，如果决定终止数据回放，则本次数据回放结束。

其中的3)步依次包括如下具体步骤：

第一步：将SRAM位宽设定为M，FPGA与USB接口的位宽也为M，M是8的整数倍数，采样数据位宽为N，M和N之间是整数倍关系，在数据采集存储控制程序的控制下，FPGA利用随路的采样时钟对数字中频信号进行采样，把M/N个数据拼成一个，同时，把数据调整成FPGA与USB接口要求的格式；

第二步：经FPGA内部FIFO缓冲后，由FPGA内部的SRAM控制器将采集到的数据写入SRAM；

第三步：SRAM控制器检测USB接口芯片是否处于空闲，若忙，则读数地址不更新，若闲，则把相应地址的数据从SRAM读出并传给USB接口芯片，同时更新读数地址；

第四步：通过USB接口将采集到的数据传输给PC机；

第五步：PC机在数据采集存储控制程序的控制下，调整数据格式，把位宽为M的数据，分成M/8个数据，并将其存入PC机硬盘。

其中的5)步依次包括如下步骤：

第一步：数据回放控制程序读取存放在PC机硬盘上的文件，把M/8个位宽为8比特的数据，拼成一个M比特数据；

第二步：将该数据通过USB接口发送；

第三步：FPGA内的SRAM控制器检测SRAM空间是否满，如果不满，则把USB接口芯片传来的数据写入SRAM，并更新写地址；若满，则把满状态通知USB接口芯片，暂时不要送新数据且保持写地址不变；同时该SRAM控制器会把SRAM数据读出，经内部FIFO缓冲后，再把一个M比特的数据拆分成M/N个N位宽的数据，形成符合格式要求的数字中频数据。

在上述3)步和5)的具体步骤中，SRAM控制器写入数据和读出数据是分时复用的。

Claims (5)

1.一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的方法，其特征在于依次包括如下步骤：

1)接收导航卫星射频信号并转换为数字中频信号；

2)将1)步得到的数字中频信号采集并转换成二进制文件；

3)将2)步中得到的二进制文件进行存储；

4)将3)步存储的二进制文件回放成数字中频信号并输送给被测的基带芯片；

5)对被测基带芯片的输出进行结果正确性判定。

2.根据权利要求1所述的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的方法，其特征在于：所述4)步中，同时回放数字中频信号和定时参考信号。

3.根据权利要求1所述的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的方法，其特征在于：所述2)步和4)步通过一套包括FPGA，SRAM和USB接口芯片在内的数据采集回放板实现，所述3)步和5)步通过运行在PC机上面的软件实现，该PC机还包括数据采集存储控制程序和数据回放控制程序，数据采集回放板与PC机之间通过USB接口通信，被测基带芯片通过通用异步收发(URAT)接口输出结果给该PC机。

4.根据权利要求3所述的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的方法，其特征在于所述2)步和3)步一共依次包括如下步骤：

第一步：将所述SRAM位宽设定为M，所述FPGA与USB接口的位宽也为M，M是8的整数倍数，采样数据位宽为N，M和N之间是整数倍关系，在数据采集存储控制程序的控制下，FPGA利用随路的采样时钟对数字中频信号进行采样，把M/N个数据拼成一个，同时把数据调整成FPGA与USB接口要求的格式；

第二步：经FPGA内部FIFO缓冲后，由FPGA内部的SRAM控制器将采集到的数据写入SRAM；

第三步：SRAM控制器检测USB接口芯片是否处于空闲，若忙，则读数地址不更新，若闲，则把相应地址的数据从SRAM读出并传给USB接口芯片，同时更新读数地址；

第四步：通过USB接口将采集到的数据传输给PC机；

第五步：PC机在数据采集存储控制程序的控制下，调整数据格式，把位宽为M的数据，分成M/8个数据，并将其存入PC机硬盘。

5.根据权利要求3所述的一种用于测试卫星导航接收机的基带芯片的方法，其特征在于所述4)步依次包括如下步骤：

第一步：将所述SRAM位宽设定为M，所述FPGA与USB接口的位宽也为M，M是8的整数倍数，采样数据位宽为N，M和N之间是整数倍关系，数据回放控制程序读取存放在PC机硬盘上的文件，把M/8个位宽为8比特的数据，拼成一个M比特数据；

第二步：将该数据通过USB接口发送；

第三步：FPGA内的SRAM控制器检测SRAM空间是否满，如果不满，则把USB接口芯片传来的数据写入SRAM，并更新写地址；若满，则把满状态通知USB接口芯片，暂时不要送新数据且保持写地址不变；同时该SRAM控制器把SRAM数据读出，经内部FIFO缓冲后，再把一个M比特的数据拆分成M/N个N位宽的数据，形成符合格式要求的数字中频数据。

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