CN109936425A - 一种预加重的调试系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种预加重的调试系统及方法，涉及高速串行数据通信领域，系统包括PCB和FPGA芯片，FPGA芯片的每个发送端口均连接一个发送端射频同轴头，FPGA芯片还包括PRBS码元生成器，用于生成不同类型的PRBS码流从发送端口发出；接收端射频同轴头与各发送端射频同轴头分别通过同轴线缆连接，还连接接收端口；PRBS码元校验器校验接收端口收到的PRBS码流并计算误码率；预加重管理模块每次生成一组预加重配置参数并传送给发送端口，启动PRBS码元生成器；还用于将每次误码率与上次误码率比较，保存相同和较小的误码率及对应的预加重配置参数。本发明无需外部测试仪器，自动测试出最佳的发送端预加重参数，不增加冗余线路。

Description

一种预加重的调试系统及方法

技术领域

本发明涉及高速串行数据通信领域，具体涉及一种预加重的调试系统及方法。

背景技术

在高速数据通信系统中，通常采用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)作为高速数据处理单元，而FPGA的收发器是高速数据接收与发送的接口单元。随着信号速率的增加，高速信号的趋肤效应和传输线的介质损耗，使信号在传输过程中受损很大，为了在接收终端能得到比较好的波形，就需要对受损的信号进行补偿。

常用于发送端的补偿技术有预加重技术。通过调试好FPGA收发器发送端预加重参数，来改善补偿高速信号在PCB(Printed Circuit Board，印刷线路板)板上走线的损耗，以此提高高速数据通信系统的性能。常用调试FPGA收发器发送端预加重的方法是采用示波器观测发送端信号的眼图，通过信号眼图的质量来选取最优发送端预加重配置参数。这种方法使用起来需要测试人员手动多频次反复测试，并且测试人员主观判断眼图好坏的方法，无法准确区分不同端预加重参数对发送端电路性能的改善差别。

另一种常用方法是采用网络分析仪测试发送端链路在PCB上的走线性能，测得发送端信号链路S参数，通过S参数建模测算出发送端最优预加重配置参数。这种方法使用时存在缺点，需要在PCB设计时做一段与FPGA发送端信号链路相同的测试线，使用网络分析仪时测试的是预先设计的这段测试线，这样在PCB上存在冗余的线路，增大了PCB的面积，并且如果有多路发送端，则因走线不同，共同参考一个S参数并不准确。

同时，以上两种常用方法都需要使用外部测试仪器来协助分析，增加了测试成本和复杂度。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种预加重的调试系统及方法，无需外部测试仪器，自动测试出最佳的发送端预加重参数，提高测试效率，不增加冗余线路。

为达到以上目的，一方面，采取一种预加重的调试系统，包括印刷线路板PCB和设置在其上的现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片，所述FPGA芯片包括多个发送端口和一个接收端口，每个发送端口均连接一个发送端射频同轴头，所述FPGA芯片还包括：

PRBS码元生成器，其用于生成不同类型的PRBS码流从所述发送端口发出；

接收端射频同轴头，其与各发送端射频同轴头分别通过同轴线缆连接，还连接所述接收端口；

PRBS码元校验器，其用于校验接收端口收到的PRBS码流，并计算误码率；

预加重管理模块，其用于每次生成一组预加重配置参数并传送给至少一个发送端口，启动PRBS码元生成器；还用于将每次PRBS码元校验器的误码率与上一次误码率比较，保存相同和较小的误码率以及对应的预加重配置参数。

优选的，所述预加重配置参数包括多种参数类型，每一种参数类型又包括多个参数值。

优选的，所述预加重管理模块生成预加重配置参数包括：每次只配置一种参数类型，其余参数类型的配置值保持不变，并且每次使用一个参数值对该种参数类型进行配置，得到一组预加重配置参数；当一种参数类型包括的所有参数值都配置完成后，再按照同样的方式，增加一种参数类型进行配置。

优选的，所述预加重管理模块包括：

配置单元，其用于向指定的发送端口发送预加重配置参数；

控制单元，其用于每次生成一组预加重配置参数，并通过配置单元传送给发送端口之后启动PRBS码元生成器；还用于完成所述误码率的比较和保存。

优选的，所述预加重配置参数类型包括第一抽头、预抽头、预抽头极性、第二抽头、第二抽头极性以及输出端信号差分幅度。

优选的，每个发送端口均通过PCB走线连接一个发送端射频同轴头，所述接收端射频同轴头通过PCB走线连接所述接收端口。

优选的，所述预加重管理模块根据预先设置生成所有预加重配置参数后，此时存储的预加重配置参数为最佳预加重配置参数。

基于上述系统，提供一种预加重的调试方法，包括步骤：

预加重管理模块生成一组预加重配置参数并传送给指定的发送端口后，启动PRBS码元生成器生成不同类型的PRBS码流从所述发送端口发出；

发送端射频同轴头收到来自发送端口的PRBS码流后，通过接收端射频同轴头传输给接收端口，PRBS码元校验器校验来自接收端口的码流并计算误码率；

预加重管理模块将误码率与前一次计算的误码率进行对比，存储相同和较小的误码率以及对应的预加重配置参数；

预加重管理模块再次生成一组预加重配置参数发送给指定的发送端口进行下一个循环，直至预先设置的预加重配置参数都生成完毕。

优选的，所述预加重配置参数包括多种参数类型，每一种参数类型又包括多个参数值；所述预加重管理模块每次只配置一种参数类型，其余参数类型的配置值保持不变，并且每次使用一个参数值对该种参数类型进行配置，得到一组预加重配置参数；当一种参数类型包括的所有参数值都配置完成后，再按照同样的方式，增加一种参数类型进行配置。

优选的，所述预加重配置参数类型包括第一抽头、预抽头、预抽头极性、第二抽头、第二抽头极性以及输出端信号差分幅度。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

通过建立发送端口和接收端口的闭环链路，通过预加重管理模块调节预加重配置参数，以接收端口PRBS码元的误码率高低为衡量发送端信号质量好坏的标准，自动遍历每一组预加重配置参数，通过误码率的值量化出需要补偿的最佳预加重配置参数。本发明通过预加重配置参数反复迭代，自动测试出最佳预加重配置参数，能优化测试人员工作中的重复低效率测试工作，节约测试时间，同时不增加冗余线路，减少开发过程中高端仪器设备购置或使用成本，经济实用。

附图说明

图1为本发明实施例预加重的调试系统示意图。

附图标记：

PCB 1，FPGA芯片2，预加重管理模块21，PRBS码元生成器201，配置单元202，控制单元203，PRBS码元校验器204，发送端口205，接收端口206，发送端射频同轴头207，接收端射频同轴头208，PCB走线209，同轴线缆210。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例提供一种预加重的调试系统，包括PCB 1和设置在其上的FPGA芯片2。FPGA芯片2包括多个发送端口205和一个接收端口206，每个发送端口205通过单独的PCB走线209连接一个发送端射频同轴头207，每个发送端射频同轴头207都通过一条同轴线缆210连接至同一个接收端射频同轴头208，该接收端射频同轴头208通过单独的PCB走线209连接接收端口206。

上述FPGA芯片还包括预加重管理模块21、PRBS码元生成器201和PRBS码元校验器204。

PRBS码元生成器201用于生成不同类型的PRBS码流，并从至少一个发送端口205发出。

PRBS码元校验器204用于从接收端口206收到的数据流中分析出PRBS码流，并与发送端口205发出的PRBS码流做对比，计算出经过预加重配置参数补偿后，数据链路回环后的误码率。

预加重管理模块21用于每次生成一个预先设置的预加重配置参数，并传送给指定的发送端口205，然后启动PRBS码元生成器201；还用于将每次PRBS码元校验器204计算的误码率与上一次PRBS码元校验器204计算的误码率相比较，保存相同和较小的误码率，以及对应的预加重配置参数。其中，指定的发送端口205可以是一个，也可以是多个。

优选的，预加重管理模块21包括配置单元202和控制单元203。配置单元202用于向指定的发送端口205发送预加重配置参数。控制单元203用于每次生成一组预加重配置参数，并在配置单元202传送给发送端口205之后启动PRBS码元生成器201；还用于完成所需误码率的比较和保存

上述预加重配置参数包括多种参数类型，每一种参数类型又包括多个参数值。本实施例中，预加重配置参数类型包括第一抽头A、预抽头B、预抽头极性C、第二抽头D、第二抽头极性E以及输出端信号差分幅度F，每个参数类型包括的参数值分别记为：A₁，A₂，…，A_na；B₁，B₂，…，B_nb；C₁，C₂，…，C_nc；D₁，D₂，…，D_nd；E₁，E₂，…，E_ne；F₁，F₂，…，F_nf；其中n为大于1的自然数。

控制单元203每次生成预加重配置参数遵循：选择一个参数类型作为设置参数类型，其余参数类型固定一个参数值不变，设置参数类型中设置一个参数值，例如先固定A的参数值为A₁，B的参数值为B₁，C的参数值为C₁，D的参数值为D₁，E的参数值为E₁，然后设置F的参数值为F₁，形成预加重配置参数(A₁，B₁，C₁，D₁，E₁，F₁)，进行一次PRBS码流的发送和误码率的计算。然后每次生成预加重配置参数时，依次选取参数值F₂至F_nf，直至F内参数值全都选取完毕。然后将原来固定的参数类型中的一个作为增加的设置参数类型，以同样的方式依次选取两个设置参数类型中的参数值，如此，直至所有参数类型中的参数值都选取完毕，此时，控制单元203存储的预加重配置参数为最佳预加重配置参数。

基于上述系统，提供一种预加重的调试方法，具体包括如下步骤：

预加重管理模块21的控制单元203生成一组预加重配置参数，并通过配置单元202传送给指定的发送端口205后，启动PRBS码元生成器201生成不同类型的PRBS码流，并从发送端口205发出。PRBS码流经由相互独立的PCB走线209传输给发送端射频同轴头207，再通过同轴线缆210传输给射频同轴头208，最后通过单独的PCB走线209传输给接收端口206，完成一次链路回环。

与上述预加重配置参数的产生相同，先固定A、B、C、D、E，每一次选取一个F中的参数值，由F1选取至F_nf，分别产生的预加重配置参数为(A₁，B₁，C₁，D₁，E₁，F₁)，(A₁，B₁，C₁，D₁，E₁，F₂)，…，(A₁，B₁，C₁，D₁，E₁，F_nf)。然后固定A、B、C、D，每一次选取一个E和一个F中的参数值，分别由E₁选取至E_ne，由F1选取至F_nf，对应得到ne*nf组预加重配置参数，分别为(A₁，B₁，C₁，D₁，E₁，F₁)，…，(A₁，B₁，C₁，D₁，E₁，F_nf)，…，(A₁，B₁，C₁，D₁，E₂，F₁)，…，(A₁，B₁，C₁，D₁，E₂，F_nf)，…，(A₁，B₁，C₁，D₁，E_ne，F₁)，…，(A₁，B₁，C₁，D₁，E_ne，F_nf)。重复此方法，依次选取每一种参数类型的每一个参数值，即可得到na*nb*nc*nd*ne*nf组预加重配置参数。

针对每一次链路回环，接收端口206都会收到数据流，然后由PRBS码元校验器204解析出其中对应的PRBS数据流，并与发送端口205发出的PRBS码流做对比，计算出经过预加重配置参数补偿后，数据链路回环后的误码率，再发送给控制单元203。

控制单元203每一次收到误码率后，和上一次收到的误码率进行比较，并存储相应的误码率以及对应的预加重配置参数。例如本次收到的误码率为Er2，上一次收到的误码率为Er1，如果Er2＝Er1，那么控制单元203存储Er1和Er2，以及本次和上一次对应的预加重配置参数。如果Er2≠Er1，控制单元203存储较小的误码率和其对应的预加重配置参数，舍弃较大的误码率和其对应的预加重配置参数。然后，控制单元203再次生成一组预加重配置参数发送给指定的发送端口205进行下一个循环，直至预先设置的预加重配置参数都生成完毕，此时控制单元203可以存储到误码率最低的一组或几组预加重配置参数，作为发送端链路的最佳预加重配置参数。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种预加重的调试系统，包括印刷线路板PCB和设置在其上的现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片，所述FPGA芯片包括多个发送端口和一个接收端口，每个发送端口均连接一个发送端射频同轴头，其特征在于，所述FPGA芯片还包括：

PRBS码元生成器，其用于生成不同类型的PRBS码流从所述发送端口发出；

接收端射频同轴头，其与各发送端射频同轴头分别通过同轴线缆连接，还连接所述接收端口；

PRBS码元校验器，其用于校验接收端口收到的PRBS码流，并计算误码率；

预加重管理模块，其用于每次生成一组预加重配置参数并传送给至少一个发送端口，启动PRBS码元生成器；还用于将每次PRBS码元校验器的误码率与上一次误码率比较，保存相同和较小的误码率以及对应的预加重配置参数。

2.如权利要求1所述的预加重的调试系统，其特征在于：所述预加重配置参数包括多种参数类型，每一种参数类型又包括多个参数值。

3.如权利要求2所述的预加重的调试系统，其特征在于，所述预加重管理模块生成预加重配置参数包括：

每次只配置一种参数类型，其余参数类型的配置值保持不变，并且每次使用一个参数值对该种参数类型进行配置，得到一组预加重配置参数；

当一种参数类型包括的所有参数值都配置完成后，再按照同样的方式，增加一种参数类型进行配置。

4.如权利要求3所述的预加重的调试系统，其特征在于，所述预加重管理模块包括：

配置单元，其用于向指定的发送端口发送预加重配置参数；

控制单元，其用于每次生成一组预加重配置参数，并通过配置单元传送给发送端口之后启动PRBS码元生成器；还用于完成所述误码率的比较和保存。

5.如权利要求2所述的预加重的调试系统，其特征在于：所述预加重配置参数类型包括第一抽头、预抽头、预抽头极性、第二抽头、第二抽头极性以及输出端信号差分幅度。

6.如权利要求1所述的预加重的调试系统，其特征在于：每个发送端口均通过PCB走线连接一个发送端射频同轴头，所述接收端射频同轴头通过PCB走线连接所述接收端口。

7.如权利要求1-6任一项所述的预加重的调试系统，其特征在于：所述预加重管理模块根据预先设置生成所有预加重配置参数后，此时存储的预加重配置参数为最佳预加重配置参数。

8.一种基于权利要求1所述系统的预加重的调试方法，其特征在于，包括步骤：

预加重管理模块生成一组预加重配置参数并传送给指定的发送端口后，启动PRBS码元生成器生成不同类型的PRBS码流从所述发送端口发出；

发送端射频同轴头收到来自发送端口的PRBS码流后，通过接收端射频同轴头传输给接收端口，PRBS码元校验器校验来自接收端口的码流并计算误码率；

预加重管理模块将误码率与前一次计算的误码率进行对比，存储相同和较小的误码率以及对应的预加重配置参数；

预加重管理模块再次生成一组预加重配置参数发送给指定的发送端口进行下一个循环，直至预先设置的预加重配置参数都生成完毕。

9.如权利要求1所述的预加重的调试方法，其特征在于：所述预加重配置参数包括多种参数类型，每一种参数类型又包括多个参数值；

所述预加重管理模块每次只配置一种参数类型，其余参数类型的配置值保持不变，并且每次使用一个参数值对该种参数类型进行配置，得到一组预加重配置参数；当一种参数类型包括的所有参数值都配置完成后，再按照同样的方式，增加一种参数类型进行配置。

10.如权利要求9所述的预加重的调试方法，其特征在于：所述预加重配置参数类型包括第一抽头、预抽头、预抽头极性、第二抽头、第二抽头极性以及输出端信号差分幅度。