CN106788787A - 星载高速lvds并行信号快速测试与分析的方法 - Google Patents

星载高速lvds并行信号快速测试与分析的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法，包括以下步骤：步骤一：建立一个LVDS信号标准时域图模型；步骤二：根据被测信号接口规范，计算信号周期和信号判决幅度；步骤三：形成一种时域特性的“六边形”测试模板；步骤四：选择信号特性匹配的无源测试组件；步骤五：设置示波器与差分探头的测试参数；步骤六：测试单路LVDS信号，图形化分析信号有效性；步骤七：重复以上步骤，完成多路LVDS并行信号测试与分析；步骤八：融合各路信号测试结果，完成高速LVDS并行接口测试和分析。本发明适用于各种传输速率的并行LVDS接口，解决高速LVDS并行接口无法快速测试和准确分析的技术问题。

Description

星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法
技术领域
本发明涉及一种信号快速测试与分析的方法，具体地，涉及一种星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法。
背景技术
LVDS(低电压差分信号)并行信号作为航天器一类重要数据传输信号，由于其传输电压低，抗外部干扰能力强，传输速率高，接口稳定性高等方面特点，在航天器的数据传输领域发挥重要作用。在数据传输应用中，要求LVDS并行信号接口传输准确，工作稳定，既不受外部环境因素的影响，也不受内部多路并行信号之间的影响，而且要求对接口信号功能和性能进行全面测试与分析。
星载LVDS并行信号数据传输速率已从几Mbps发展至及百Mbps，数据位宽也已从1bit发展至32bit。对于高速率和多位宽的LVDS信号传输应用来说，这就要求对逐位信号进行功能测试，而且分析每一类速率的传输特性，测试覆盖性要求更加严格。因此，快速和准确测试LVDS并行信号特性的方法是航天器系统数据传输领域测试工作的一个技术难点。
目前在航天器的数据传输领域，LVDS并行信号测试主要采用误码率测试和TTL信号测试两种方法。误码率测试需要构建一套完整的数据收发和比对有源系统，能够适应不同传输频率和传输位宽的要求，并按照误码率要求积累足够的测试样本，不仅测试设备和测试过程成本较高，而且无法对出现的误码情况进行有效定位分析。TTL信号测试需要设计一套信号收发匹配的信号电平转换有源设备，属于信号内部转换接口测试，无法直接反映作为产品外部接口的LVDS信号特性。
若要求一个LVDS并行接口适应不同速率和位宽，满足数据正常传输要求，必须对各种速率和位宽状态进行全面测试和特性分析，这是原有的测试方法无法实现，必须寻求一种新的LVDS并行信号快速测试和分析方法。
因此，现有技术的LVDS并行信号测试方法主要存在测试成本较高，特性分析不直观的技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法，其解决现有技术的LVDS并行信号测试方法测试成本较高，特性分析不直观的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：建立一个LVDS信号标准时域图模型；
步骤二：根据被测信号接口规范，计算信号周期和信号判决幅度；
步骤三：形成一种时域特性的“六边形”测试模板；
步骤四：选择信号特性匹配的无源测试组件；
步骤五：设置示波器与差分探头的测试参数；
步骤六：测试单路LVDS信号，图形化分析信号有效性；
步骤七：重复以上步骤，完成多路LVDS并行信号测试与分析；
步骤八：融合各路信号测试结果，完成高速LVDS并行接口测试和分析。
优选地，所述步骤一中，具体定义TUI、Vmin、TJ0V、TJ100mV分别代表信号周期、门限幅值、零位抖动和参考抖动，作为描述LVDS信号标准时域图模型的基本参数；零位抖动和参考抖动分别描述波形在0V和100mV电平处的时域抖动宽度。
优选地，所述步骤三根据接口测试信号环境适应性和工程裕度设计要求，具体定义Ta、Tb、Vp-p分别作为描述“六边形”测试模板的形状参数。
优选地，所述步骤六进一步包括以下步骤：
步骤六十一：以并行时钟信号作为LVDS信号测试同步触发源；
步骤六十二：差分探头以相同的极性测试数据信号与时钟信号；
步骤六十三：调整示波器余辉参数，积累显示LVDS信号动态变化；
步骤六十四：将测试信号图形与“六边形”测试模板以相同周期显示对齐；
步骤六十五：观测测试信号轨迹是否进入测试模板区域内部，评判信号有效性。
优选地，所述步骤七之后判断是否已经完成所需要的LVDS信号状态测试，若是，则执行步骤八，若不是，则进行测试接口判断，再执行步骤七。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明解决现有技术的LVDS并行信号测试方法测试成本较高，特性分析不直观的技术问题。本发明将差分信号测试技术和信号时域模板分析技术进行结合，利用图形化的模板分析手段快速准确判断差分信号的测试结果，提高了星载LVDS并行信号测试效率，直观分析产品外部LVDS接口设计的正确性，开创了一个解决高速LVDS并行接口无法快速测试和准确分析的新思路，解决了技术偏见。本发明以差分信号传输特性参数构建图形化模板的分析判据，可根据被测信号接口规范，满足各种传输特性的LVDS并行信号测试需求；本发明采用无源测试组件与示波器组件完成差分信号测试，简化测试系统，降低测试成本，可广泛应用于星载产品的单机级、系统级或整星级等各种测试环境。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明中星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法的流程图；
图2是本发明中步骤S106的实现流程图；
图3是本发明中LVDS信号标准时域图模型；
图4是本发明根据实际LVDS信号的时域图模型；
图5是本发明实际LVDS信号的“六边形”测试模板；
图6是本发明单路LVDS信号的测试与分析应用图；
图7是本发明多路LVDS融合信号的测试与分析应用图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
本发明的核心思想在于：将差分信号测试技术和信号时域模板分析技术相结合，采用前者的技术解决产品LVDS外部接口正确性直观测试的问题，而使用后者的技术解决星载高速LVDS并行信号多样性快速测试的问题，验证接口设计的有效性。
以下结合附图1-2，对本发明的方法做进一步详细叙述：
S101：建立一个LVDS信号标准时域图模型；所述步骤一中，具体定义TUI、Vmin、TJ0V、TJ100mV分别代表信号周期、门限幅值、零位抖动和参考抖动，作为描述LVDS信号标准时域图模型的基本参数；零位抖动和参考抖动分别描述波形在0V和100mV电平处的时域抖动宽度。
S102：根据被测信号接口规范，计算信号周期和信号判决幅度；
S103：形成一种时域特性的“六边形”测试模板；所述步骤三根据接口测试信号环境适应性和工程裕度设计要求，具体定义Ta、Tb、Vp-p分别作为描述“六边形”测试模板的形状参数。
S104：选择信号特性匹配的无源测试组件；
S105：设置示波器与差分探头的测试参数；
S106：测试单路LVDS信号，图形化分析信号有效性；
S107：重复以上步骤，完成多路LVDS并行信号测试与分析；所述步骤S107之后判断是否已经完成所需要的LVDS信号状态测试，若是，则执行步骤S108，若不是，则进行测试接口判断，再执行步骤S107。
S108：融合各路信号测试结果，完成高速LVDS并行接口测试和分析。
请参考图2，步骤S106中具体包括以下步骤：
S601：以并行时钟信号作为LVDS信号测试同步触发源；
S602：差分探头以相同的极性测试数据信号与时钟信号；
S603：调整示波器余辉参数，积累显示LVDS信号动态变化；
S604：将测试信号图形与“六边形”测试模板以相同周期显示对齐；
S605：观测测试信号轨迹是否进入测试模板区域内部，评判信号有效性。
实施例一
请参考图3-图7，对本发明的具体方式，举例说明。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
基于TUI、Vmin、TJ0V、TJ100mV4个参数，建立一个LVDS信号标准时域图模型，理想矩形波情况下，零位抖动和参考抖动均为零。本实例中要求TJ0V≤10％TUI，TJ100mV≤20％TUI，见图3。
根据被测LVDS并行信号传输要求，计算信号周期和门限幅值，确定符合接口信号特点的时域图模型。本实例中各参数情况为：TUI＝8ns，Vmin＝300mV，则TJ0V≤0.8ns，TJ100mV≤1.6ns，见图4。
基于时域图模型的Ta、Tb、Vp-p形状参数，形成适用接口信号特点的“六边形”测试模板，本实例按照Ta＝80％TUI，Tb＝70％TUI，Vp-p＝参考电平的要求，则Ta＝6.4ns，Tb＝5.6ns，Vp-p＝200mV，见图5。
选择测试组件合适的匹配参数，包括测试线缆的传输阻抗、终端匹配负载阻值、线缆屏蔽与接地设计等。要求线缆与终端负载匹配，线缆外部屏蔽包裹，若传输频率大于120MHz时，可再对线缆内部每一对差分电缆进行屏蔽包裹。本实例中发送芯片选用SN55LVDS31，传输频率125MHz，故选择120Ω传输线缆和120Ω匹配负载，测试线缆采用外部屏蔽包裹。
设置示波器和差分探头的测试参数。根据被测信号特性，要求选用合适带宽和采样频率的多通道(至少双通道)示波器，以及与示波器匹配的有源差分探头。本实例中时钟传输频率为125MHz，因此选择采样频率4GSa/s，工作带宽1GHz的四通道示波器，以及衰减10:1，带宽1.5GHz的有源差分探头。
以并行时钟信号作为LVDS信号测试同步触发源，设置为边沿触发，触发电平为参考电平；利用示波器配合差分探头，一个差分探头接触时钟位，另一个接触数据位，要求探头极性与被测信号极性相同；根据不同传输信号特性，调整波形幅度和周期显示参数，要求屏幕内能够显示一个完整的时域图波形，示波器余辉设置为∞，积累显示LVDS信号动态变化；将测试信号图形与“六边形”测试模板以相同周期显示对齐，并记录测试信号波形的TUI、Vmin、TJ0V、TJ100mV参数；判断测试波形是否均位于测试模板以外，分析信号有效性。本实例中以通道2时钟信号作为触发源，设置上升沿触发，触发电平为103mV/档，幅度显示为200mV档位和时间显示为1.00ns/档，单路测试结果见图6。可以直观判断，该单路被测信号符合测试模板要求，且余量较大。
保持触发源和设置参数不变，逐一测试各个数据位信号波形，判断信号有效性，通过图形叠加或者参数叠加的方式，形成多数据位积累的信号波形，分析并行信号稳定性。本实例中数据接口采用16位并行传输，16位融合测试结果见图7。可以直观判断，该16位并行被测信号均符合测试模板要求。
综上所述，采用本发明的方法，将差分信号测试技术和信号时域模板分析技术相结合，从而实现星载高速LVDS并行信号快速测试与分析，这种方式，对于我国后续研制的星载LVDS并行信号的分析创作了一个新的测试方法。
此外，星载LVDS并行信号测试方法的应用使数据接口测试更加直观和有效，差分信号测试技术和信号时域模板分析技术成为航天器技术人员的首选，该发明在航天器系统数据传输领域内应用将十分广泛。
本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：建立一个LVDS信号标准时域图模型；
步骤二：根据被测信号接口规范，计算信号周期和信号判决幅度；
步骤三：形成一种时域特性的“六边形”测试模板；
步骤四：选择信号特性匹配的无源测试组件；
步骤五：设置示波器与差分探头的测试参数；
步骤六：测试单路LVDS信号，图形化分析信号有效性；
步骤七：重复以上步骤，完成多路LVDS并行信号测试与分析；
步骤八：融合各路信号测试结果，完成高速LVDS并行接口测试和分析。
2.根据权利要求1所述的星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法，其特征在于，所述步骤一中，具体定义TUI、Vmin、TJ0V、TJ100mV分别代表信号周期、门限幅值、零位抖动和参考抖动，作为描述LVDS信号标准时域图模型的基本参数；零位抖动和参考抖动分别描述波形在0V和100mV电平处的时域抖动宽度。
3.根据权利要求1所述的星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法，其特征在于，所述步骤三根据接口测试信号环境适应性和工程裕度设计要求，具体定义Ta、Tb、Vp-p分别作为描述“六边形”测试模板的形状参数。
4.根据权利要求1所述的星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法，其特征在于，所述步骤六进一步包括以下步骤：
步骤六十一：以并行时钟信号作为LVDS信号测试同步触发源；
步骤六十二：差分探头以相同的极性测试数据信号与时钟信号；
步骤六十三：调整示波器余辉参数，积累显示LVDS信号动态变化；
步骤六十四：将测试信号图形与“六边形”测试模板以相同周期显示对齐；
步骤六十五：观测测试信号轨迹是否进入测试模板区域内部，评判信号有效性。
5.根据权利要求1所述的星载高速LVDS并行信号快速测试与分析的方法，其特征在于，所述步骤七之后判断是否已经完成所需要的LVDS信号状态测试，若是，则执行步骤八，若不是，则进行测试接口判断，再执行步骤七。
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