CN114553369B - 一种基于fpga的检测数字信号线缆性能的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统及方法，包括主控模块，所述主控模块包括主控FPGA模块、设置于主控FPGA模块用于切换数据传输速率的拨码开关，以及设置于主控FPGA模块用于输入复位信号的复位模块；信息配置模块，所述信息配置模块包括连接于主控FPGA模块用于配置信息的FLASH芯片，以及连接于主控FPGA模块用于发送时钟信号的晶振；数据端口模块，所述数据端口模块包括用于发送数字信号数据包的数据发送端，以及用于接收数据信号数据包的数据接收端。本发明通过主控FPGA模块自行收发检测数据包，经过线缆传输模拟实际使用情况。同时通过拨码开关切换数据传输速率调整线缆的检测标准。操作简单、节约时间、提高检测效率。

Description

一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统及方法
技术领域
本发明涉及线缆的性能检测技术领域，特别涉及一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统及方法。
背景技术
数字信号线缆是用于传输数字信号的线缆，线缆内芯及通道数不定，最少一通道，多则几十通道不定。关于线缆的性能测试，如何检测实际传输数据情况下数据是否会出错，只有电气属性有无断开、直流电阻、绝缘电阻、耐压试验以及线缆内芯质量等的测试。
现有技术的不足之处在于，操作复杂度高，消耗时间长，对环境有很多的要求，对操作人员素质要求也较高，且基本只能对数字信号线缆的电气性能进行检测，无法模拟实际使用环境下线缆的数据传输情况，且不能依据所需标准进行调整。
发明内容
本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统，包括：
主控模块，所述主控模块包括主控FPGA模块、设置于主控FPGA模块用于切换数据传输速率的拨码开关，以及设置于主控FPGA模块用于输入复位信号的复位模块；
信息配置模块，所述信息配置模块包括连接于主控FPGA模块用于配置信息的FLASH芯片，以及连接于主控FPGA模块用于发送时钟信号的晶振；
数据端口模块，所述数据端口模块包括用于发送数字信号数据包的数据发送端，以及用于接收数据信号数据包的数据接收端。
作为本发明的进一步的方案：所述主控FPGA模块连接有用于供电电压转换的电源芯片。
作为本发明的进一步的方案：所述电源芯片分别连接于FLASH芯片、晶振和主控FPGA模块进行电压转换和供电。
作为本发明的进一步的方案：所述主控FPGA模块设置有用于线缆性能指示的指示模块。
一种包括如上述任意一项所述的一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统的方法，包括：
在主控FPGA模块中生成检测数据包，其中检测数据包包括包头、伪随机码，以及CRC校验码；
将检测数据包通过数据发送端经由待检测线缆发送至数据接收端；
当数据接收端接收到检测数据包后，主控FPGA模块对检测数据包的包头进行初步识别，同时对每一个检测数据包进行CRC校验；
对得到的校验码和经过传输过程的校验码进行比对，检验数据是否存在错误。
作为本发明的进一步的方案：当出现CRC校验码错误时，通过指示模块的指示灯常亮红灯提示数据传输错误，当未出现CRC校验码错误时，通过指示模块的指示灯常亮绿灯指示传输正确。
作为本发明的进一步的方案：在主控FPGA模块内部配置不同的数据传输速率方案信息并进行保存，通过控制拨码开关进行不同的检测标准的选择设置。
作为本发明的进一步的方案：选取待测数字信号线缆的数据通道上部分通道作为时钟信号线，数据接收端以此时钟信号驱动数据的处理和计算，并根据时钟驱动计数判断线缆是否接入。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
通过采用上述的技术方案，利用设置的主控FPGA模块，并通过在主控FPGA模块内部编辑好能够自行收发的检测数据包，然后经过线缆传输模拟实际使用情况。再根据原有的检测数据包和经过传输的数据包进行比对校验。同时通过拨码开关切换数据传输速率调整线缆的检测标准。对其进行CRC校验有无错误，判断信号有无传输出错，即可检测线缆的传输性能。从而实现检测工作的简单易操作，降低操作人员素质要求，同时数字信号线缆连接之后，观测几秒钟即可确认线缆性能，极大节约时间，提高效率；也无需复杂的环境和其他配套设施，成本很低，使用方便；提供了最优化的实际模拟使用环境；通过拨码开关调整信号速率，能非常方便的调节检测标准。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1为本申请公开的一些实施例的性能检测系统整体架构示意图；
图2为本申请公开的一些实施例的检测方法流程框图；
图3为本申请公开的一些实施例的数据包组成示意图。
图中：1、主控模块；11、主控FPGA模块；111、电源芯片；12、拨码开关；13、复位模块；2、信息配置模块；21、FLASH芯片；22、晶振；3、数据端口模块；31、数据发送端；32、数据接收端；4、指示模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明实施例中，一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统，包括：
本系统主要包括主控模块1、信息配置模块2，以及数据端口模块3；
主控模块1，所述主控模块1包括主控FPGA模块11、设置于主控FPGA模块11用于切换数据传输速率的拨码开关12，以及设置于主控FPGA模块11用于输入复位信号的复位模块13；具体的，通过选取主控FPGA进行数据包的组成设计，同时能够通过在FPGA上设置用于调整切换不同数据传输速率的拨码开关12和用于对主控FPGA模块11输入复位信号作用的复位按键。
信息配置模块2，所述信息配置模块2包括连接于主控FPGA模块11用于配置信息的FLASH芯片21，以及连接于主控FPGA模块11用于发送时钟信号的晶振22；具体的，所述FLASH芯片21主要用于存储主控FPGA模块11所需配置信息，所述晶振22能够为主控FPGA模块11提供所需的时钟信号。
数据端口模块3，所述数据端口模块3包括用于发送数字信号数据包的数据发送端31，以及用于接收数据信号数据包的数据接收端32。具体的，如图3所示，图示为数据包的组成示意图。其中一个数据包的组成主要包括固定数据的包头、具有伪随机码的数据，以及用于CRC校验的校验码。
具体实施方式中，所述主控FPGA模块11连接有用于供电电压转换的电源芯片111。所述电源芯片111将外接电源12V或24V供电转换为主控FPGA模块11所需的供电电压。
具体实施方式中，所述电源芯片111分别连接于FLASH芯片21、晶振22和主控FPGA模块11进行电压转换和供电。具体的，在为主控FPGA模块11供电的同时，也能够同时为晶振22和FLASH芯片21供电。
具体实施方式中，所述主控FPGA模块11设置有用于线缆性能指示的指示模块4。该指示模块4可选取用于指示线缆性能的指示作用，其指示方式可以选取多种。本实施例中，选取指示灯进行性能指示。
一种包括如上述任意一项所述的一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统的方法，包括：
如图2所示，图示为本实施例系统的方法流程图。
首先在主控FPGA模块11中生成检测数据包，其中检测数据包包括包头、伪随机码，以及CRC校验码；
将检测数据包通过数据发送端31经由待检测线缆发送至数据接收端32；
当经过实际要检测的数字信号线缆传输之后，数据接收端32接收到检测数据包，主控FPGA模块11对检测数据包的包头进行初步识别，同时对每一个检测数据包进行CRC校验；
具体的，对得到的校验码和经过传输过程的校验码进行比对，检验数据是否存在错误。
具体实施方式中，当出现CRC校验码错误时，即令指示灯常亮红灯表示线缆传输出错，通过指示模块4的指示灯常亮红灯提示数据传输错误，当未出现CRC校验码错误时，通过指示模块4的指示灯常亮绿灯指示传输正确。
具体实施方式中，在主控FPGA模块11内部配置不同的数据传输速率方案信息并进行保存，通过控制拨码开关12进行不同的检测标准的选择设置。
具体的，选取待测数字信号线缆的数据通道上部分通道作为时钟信号线，数据接收端32以此时钟信号驱动数据的处理和计算，并根据时钟驱动计数判断线缆是否接入。
具体的数据检测流程如下：
生成数据包：数据包构成为包头(7位16进制数7’h5A)、一个7bit伪随机数，该随机数左移一位(共六次)、对中间数据进行CRC计算所得的7bit校验码。
利用Altlvds_tx IP核将数据进行7并1的并串转换，由晶振输入并经PLL核转换的时钟驱动持续发送到数据发送端口。
读取拨码开关12的不同状态，对PLL核输出时钟速率进行动态重配置，以此完成不同的时钟传输速率选择。
数据接收端32接收到数据，将数据进行串并转换，检测数据包包头7’h5A，对包头之后的数据进行CRC计算，将得到的结果与传输过来的CRC校验码进行对比，由此判断数据传输是否出错。
在被测数字信号线缆的数据通道上选择部分通道当作时钟线，数据接收端32以此时钟来驱动数据的处理和计算，并设置有由该时钟驱动的计数模块，以有无时钟驱动计数判断有无线缆接入。
被测数据线缆接入后，设定数据接收端32开始接收到时钟和数据的前1.5S内，不做出错判断，以此模拟实际操作人员连接被测线缆的时间。
无线缆接入，指示灯亮黄色，线缆接入后数据不出错指示灯亮绿灯，检测到有数据出错时指示灯即锁死红色，只能通过断开被测数字信号线缆或按下复位按键来解锁指示灯重新开始检测。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统，其特征在于，包括：
主控模块(1)，所述主控模块包括主控FPGA模块(11)、设置于主控FPGA模块用于切换数据传输速率的拨码开关(12)，以及设置于主控FPGA模块用于输入复位信号的复位模块(13)，所述主控FPGA模块(11)用于生成检测数据包，其中检测数据包包括包头、伪随机码，以及CRC校验码；
信息配置模块(2)，所述信息配置模块包括连接于主控FPGA模块用于配置信息的FLASH芯片(21)，以及连接于主控FPGA模块用于发送时钟信号的晶振(22)；
数据端口模块(3)，所述数据端口模块包括用于发送数字信号数据包的数据发送端(31)，以及用于接收数据信号数据包的数据接收端(32)；
所述检测数据包通过数据发送端（31）经由待检测线缆发送至数据接收端（32）；
所述数据接收端（32）接收到检测数据包后，主控FPGA模块（11）对检测数据包的包头进行初步识别，同时对每一个检测数据包进行CRC校验，对得到的校验码和经过传输过程的校验码进行比对，检验数据是否存在错误；
在所述待检测线缆的数据通道上选择部分通道当作时钟线，所述数据接收端（32）以此时钟来驱动数据的处理和计算，以有无时钟驱动计数判断有无线缆接入，并设定数据接收端（32）开始接收到时钟和数据的前1.5S内，不做出错判断；
所述主控FPGA模块（11）内部配置不同的数据传输速率方案信息并进行保存，通过控制拨码开关（12）进行不同的检测标准的选择设置。
2.根据权利要求1所述一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统，其特征在于，所述主控FPGA模块连接有用于供电电压转换的电源芯片(111)。
3.根据权利要求2所述一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统，其特征在于，所述电源芯片分别连接于FLASH芯片、晶振和主控FPGA模块进行电压转换和供电。
4.根据权利要求2所述一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统，其特征在于，所述主控FPGA模块设置有用于线缆性能指示的指示模块(4)。
5.一种包括如权利要求1至4任意一项所述的一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统的方法，其特征在于，包括：
在主控FPGA模块中生成检测数据包，其中检测数据包包括包头、伪随机码，以及CRC校验码；
将检测数据包通过数据发送端经由待检测线缆发送至数据接收端；
在所述待检测线缆的数据通道上选择部分通道当作时钟线，所述数据接收端以此时钟来驱动数据的处理和计算，以有无时钟驱动计数判断有无线缆接入，并设定数据接收端开始接收到时钟和数据的前1.5S内，不做出错判断；
当数据接收端接收到检测数据包后，主控FPGA模块对检测数据包的包头进行初步识别，同时对每一个检测数据包进行CRC校验；
对得到的校验码和经过传输过程的校验码进行比对，检验数据是否存在错误；
所述主控FPGA模块内部配置不同的数据传输速率方案信息并进行保存，通过控制拨码开关进行不同的检测标准的选择设置。
6.根据权利要求5所述一种基于FPGA的检测数字信号线缆性能的系统的方法，其特征在于，当出现CRC校验码错误时，通过指示模块的指示灯常亮红灯提示数据传输错误，当未出现CRC校验码错误时，通过指示模块的指示灯常亮绿灯指示传输正确。
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