CN116489054A - 一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法及系统,该方法包括:根据待测链路单元需要连接的CXP线缆的数量及每条CXP线缆所对应的信号传输速率标准,配置每条CXP线缆所在链路的测试指令;根据所述测试指令,依次开始待测链路单元的PoCXP功能测试和数据传输功能测试;根据PoCXP功能测试,获得PoCXP供电电压值,判断PoCXP功能是否正常;根据数据传输功能测试,获得处理数据和临时存储数据,判断数据传输功能是否正常;显示最终测试结果。本发明设计了集成PoCXP功能测试电路和数据传输性能测试电路的CXP链路性能测试电路,且该CXP链路性能测试电路受上位机控制,实现了自动化完成CXP链路性能的完整测试,提高了测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及数据传输测试领域,特别涉及一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法及系统。
背景技术
随着科技的发展,一些高速高精度的机器视觉检测需求,对工业相机的分辨率和帧率提出了越来越高的要求,因此也需要更高的数据带宽来传输图像。CoaxPress(CXP)作为全球领先的专业和工业成像应用领域高速成像标准,结合了同轴线缆的简易性和最先进的高速串行数据技术,实现了10Gbps量级的数据传输速率,很好的满足了高速成像需求。随着CXP协议标准在信号传输链路中的应用,相应链路的性能检测需求也显现出来。
CXP链路通过一条同轴线缆,实现了主机和设备之间上行低速信号和下行高速信号的传输,同时主机还可通过线缆为设备供电(该功能称为PoCXP,Power overCoaXPress)。故对CXP链路的完整测试包括数据信号传输测试和PoCXP功能测试。
现阶段的CoaXPress链路性能测试方法都是直接使用CoaXPress设备(相机)连接CoaXPress主机(采集卡)进行测试。需要手动切换CoaXPress设备的供电模式到PoCXP供电,通过查看设备是否正常工作或使用外部设备如示波器万用表等进行电压检测来判断链路的PoCXP供电功能是否正常。通过主机对设备的连接扫描结果来判断链路上行低速信号的传输性能是否正常。还需要通过手动调整采集卡和相机的参数使达到特定的测试条件来进行图像数据传输性能的测试。另外CXP协议中的链路数据信号传输速率还有多种标准,不同速率标准所使用的CXP线缆接口也存在差异,故对不同速率标准的CXP链路进行测试还需要更换符合相应信号传输速率标准的CoaXPress相机。
综上所述,现有技术缺点如下:
1. PoCXP功能测试中,实际相机工作所需的供电电流达不到CXP协议中的上限,导致测试结果不能完全反映CXP链路的PoCXP功能性能。
2. 实现某些特定条件或极限条件下的数据传输测试,需要繁琐的操作。
3. 不能兼容多种速率的CXP链路,若要测试不同速率的CXP链路,需要更换相应速率的相机。
4. 测试中大量的手动操作和频繁的设备更换,导致测试方式效率低,难以满足实际生产测试的需求。
发明内容
本发明提出一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法及系统,可至少解决上述技术问题之一。
为实现上述目的,本发明提出了以下技术方案:
一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法,包括:
根据待测链路单元需要连接的CXP线缆的数量及每条CXP线缆所对应的信号传输速率标准,配置每条CXP线缆所在链路的测试指令;
根据所述测试指令,依次开始待测链路单元的PoCXP功能测试和数据传输功能测试;
所述PoCXP功能测试包括,模拟PoCXP提供最大供电电流的工作状态,监测所述待测链路单元在该模拟工作状态下的PoCXP供电电压值;
所述数据传输功能测试包括,生成若干含有不同码值和不同有效数据率的测试数据,发送所述测试数据至待测链路单元;待测链路单元得到处理数据和临时存储数据;
根据所述PoCXP供电电压值,判断PoCXP功能是否正常;根据处理数据和临时存储数据,判断数据传输功能是否正常;根据PoCXP功能和数据传输功能的判断结果,获取最终测试结果。
进一步地,所述根据待测链路单元需要连接的CXP线缆的数量及每条CXP线缆所对应的信号传输速率标准,配置每条CXP线缆所在链路的测试指令之前,还包括:待测链路单元通过CXP线缆发送低速信号,获取应答结果;根据所述应答结果,判断该条CXP线缆所在链路的低速信号传输功能是否正常,该条CXP线缆所在链路的连接是否正常。
进一步地,所述PoCXP功能测试还包括,模拟PoCXP开关控制的工作状态和模拟PoCXP提供不同大小的供电电流的工作状态,监测所述待测链路单元在该模拟工作状态下的PoCXP供电电压值。
进一步地,所述有效数据率是任一CXP链路中实际传输的有效数据量与数据传输总量的比值。
进一步地,所述根据所述PoCXP供电电压值,判断PoCXP功能是否正常,包括:对比所述PoCXP供电电压值与该模拟工作状态下预设的电压范围;若所述PoCXP供电电压值在预设电压范围内,则PoCXP功能正常;反之,则不正常。
进一步地,所述根据处理数据和临时存储数据,判断数据传输功能是否正常,包括:通过读取所述处理数据,获得CRC校验信息和链路连接丢失信息;通过校验所述临时存储数据,获得验证信息;根据所述CRC校验信息、链路连接丢失信息和所述验证信息,综合判断数据传输功能是否正常。
另一方面,本发明还提出一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测系统,包括:
待测链路单元,包括若干CXP线缆和待测链路模块;所述待测链路模块一端通过CXP线缆连接测试板的CXP线缆接口;所述待测链路模块另一端与上位机连接;所述待测链路单元用于发送低速信号,验证CXP线缆所在链路的连接;还用于接收处理并临时存储所述测试板发送的测试数据,得到处理数据和临时存储数据,发送至上位机;
测试板,包括若干CXP线缆接口和若干CXP链路性能测试电路;任一条CXP链路性能测试电路均包括数据传输测试电路和PoCXP测试电路;
其中,所述数据传输测试电路,用于接收待测链路单元发送的低速信号,还用于生成若干含有不同码值和不同有效数据率的测试数据,并发送测试数据至所述待测链路单元;所述PoCXP功能测试电路,用于模拟PoCXP的工作状态,监测所述待测链路单元在模拟工作状态下的PoCXP电压值,反馈所述PoCXP电压值至所述上位机。
进一步地,还包括:
所述上位机,用于配置每条CXP线缆所在链路的测试指令,发送测试指令至测试板;所述上位机还用于接收所述PoCXP供电电压值,通过对比所述PoCXP供电电压值与该模拟工作状态下预设的电压范围,判断PoCXP功能是否正常;所述上位机还用于接收所述处理数据和临时存储数据,通过读取处理数据、校验临时存储数据,判断数据传输功能是否正常;上位机还用于显示最终测试结果。
进一步地,所述若干CXP线缆接口对应多种信号传输速率标准,且符合任一信号传输速率标准的CXP线缆接口均设有多个。
进一步地,所述测试板还包括:
FPGA芯片,用于实现上述检测板的功能;
FLASH芯片,用于存储FPGA芯片的配置信息。
本发明的有益效果如下:
1. 本发明提出的测试板设置有集成PoCXP功能测试电路和数据传输性能测试电路的链路测试电路,且该链路测试电路受上位机控制,既简化CXP链路性能测试流程,实现自动化完成CXP链路性能测试,又能快速、完整地完成CXP链路性能测试,提高了测试效率。
2. 本发明提出的PoCXP功能测试电路,通过模拟PoCXP的不同工作状态,尤其是模拟PoCXP提供最大供电电流的工作状态,解决了实际相机不能完整测试CXP链路的PoCXP功能的问题,实现了CXP链路的PoCXP功能的完整测试。
3. 本发明提出的数据传输性能测试电路,可实现传输含有不同码值和不同有效数据率的测试数据,以实现对CoaXPress链路传输特定码值和传输速度极限情况下的数据传输性能测试。
4. 本发明提出的测试板上设置有若干对应不同信号传输速率标准的CXP接口,测试人员根据待测CXP链路信号传输速率标准选择相应的线缆即可方便的连接到测试设备上,不需要更换测试设备,并可同时对多种速率和多条CXP链路进行测试。
附图说明
图1是本发明测试系统示意图;
图2是本发明测试板结构示意图;
图3是本发明测试电路的示意图;
图4是本发明FPGA在PoCXP功能测试电路中的工作示意图;
图5是本发明FPGA在数据传输测试电路中的工作示意图;
图6是本发明测试软件示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
本发明提出一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法,包括:
根据待测链路单元需要连接的CXP线缆的数量及每条CXP线缆所对应的信号传输速率标准,配置每条CXP线缆所在链路的测试指令;
根据所述测试指令,依次开始待测链路单元的PoCXP功能测试和数据传输功能测试;
所述PoCXP功能测试包括,模拟PoCXP提供最大供电电流的工作状态,监测所述待测链路单元在该模拟工作状态下的PoCXP供电电压值;
所述数据传输功能测试包括,生成若干含有不同码值和不同有效数据率的测试数据,发送所述测试数据至待测链路单元;待测链路单元得到处理数据和临时存储数据;
根据所述PoCXP供电电压值,判断PoCXP功能是否正常;根据处理数据和临时存储数据,判断数据传输功能是否正常;根据PoCXP功能和数据传输功能的测试判断结果,获取最终测试结果。
其中,根据待测链路单元需要连接的CXP线缆的数量及每条CXP线缆所对应的信号传输速率标准,配置每条CXP线缆所在链路的测试指令之前,还包括:待测链路单元通过CXP线缆发送低速信号,获取应答结果;根据所述应答结果,判断该条CXP线缆所在链路的低速信号传输功能是否正常,该条CXP线缆所在链路的连接是否正常。
其中,所述PoCXP功能测试还包括,模拟PoCXP开关控制的工作状态和模拟PoCXP提供不同大小的供电电流的工作状态,监测所述待测链路单元在该模拟工作状态下的PoCXP供电电压值。
其中,所述有效数据率是任一CXP链路中实际传输的有效数据量与数据传输总量的比值。
其中,根据所述PoCXP供电电压值,判断PoCXP功能是否正常,包括:对比所述PoCXP供电电压值与该模拟工作状态下预设的电压范围;若所述PoCXP供电电压值在预设电压范围内,则PoCXP功能正常;反之,则不正常。
其中,根据处理数据和临时存储数据,判断数据传输功能是否正常,包括:通过读取所述处理数据,获得CRC校验信息和链路连接丢失信息;通过校验所述临时存储数据,获得验证信息。根据所述CRC校验信息、链路连接丢失信息和所述验证信息,综合判断数据传输功能是否正常。
如图1所示,本发明还提出一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测系统,本系统包括:待测链路单元、上位机和测试板。
待测链路单元,包括若干CXP线缆和待测链路模块;所述待测链路模块一端通过CXP线缆连接测试板的CXP线缆接口;所述待测链路模块另一端与上位机连接;所述待测链路单元用于发送低速信号,验证CXP线缆所在链路的连接;还用于接收并临时存储所述测试板发送的测试数据,得到处理数据和临时存储数据,发送至上位机。
如图2所示,测试板包括若干CXP线缆接口、若干CXP链路性能测试电路、FPGA芯片、FLASH芯片、晶振和供电电路。若干CXP线缆接口对应多种信号传输速率标准,且符合任一信号传输速率标准的CXP线缆接口均设有多个。FPGA芯片用于实现检测板的功能;FLASH芯片用于存储FPGA芯片的配置信息;供电电路用于将外接电源电压转换为FPGA芯片及FLASH芯片所需的供电电压;晶振为FPGA芯片提供所需的时钟信号。
如图3所示,任一条CXP链路性能测试电路均包括数据传输测试电路和PoCXP测试电路。
其中,PoCXP功能测试电路包括,模拟PoCXP的工作状态,监测所述待测链路单元在模拟工作状态下的PoCXP电压值,反馈所述PoCXP电压值至所述上位机。其中,模拟工作状态包括模拟PoCXP提供最大供电电流的工作状态,实现了在极限测试条件下,测量PoCXP供电的极限性能,完整测试了CXP链路的PoCXP功能。此外,模拟工作状态还包括,模拟PoCXP开关控制的工作状态和模拟PoCXP提供不同大小的供电电流的工作状态。
如图4所示,本实施例中FPGA在PoCXP功能测试电路的工作原理为:测试板接收上位机配置的测试指令,FPGA根据测试指令配置PoCXP工作状态控制信号生成模块,该PoCXP工作状态控制信号生成模块生成控制信号并发送至PoCXP工作状态控制电路;模拟PoCXP供电功能的工作状态。同时,PoCXP供电电压监测电路监测所述待测链路单元在模拟工作状态下的PoCXP电压值,并通过模拟信号输入引脚传递电压信号至FPGA的内置ADC,内置ADC采样PoCXP供电的实时电压值并反馈给上位机,判断PoCXP供电功能是否正常。其中,模拟工作状态包括模拟PoCXP提供最大供电电流的工作状态、模拟PoCXP开关控制的工作状态和模拟PoCXP提供不同大小的供电电流的工作状态,实现了在极限测试条件下,测量PoCXP供电的极限性能,完整测试了CXP链路的PoCXP功能。
数据传输测试电路包括,生成若干含有不同码值和不同有效数据率的测试数据,发送所述测试数据至待测试链路单元。其中,FPGA可实现多通道、多种速率测试数据的并行生成和发送,各通道独立工作,实现了对多条、多种速率CXP链路数据传输性能的同时测试;并且FPGA可以生成含有不同码值和不同有效数据率的测试数据以满足不同的测试条件,尤其是CXP链路传输易出错码值的测试条件和传输极限有效数据率数据的测试条件,便于CXP链路完成数据传输测试。
如图5所示,本实施例中FPGA在数据传输测试电路的工作原理为:测试板接收上位机配置的测试指令,根据测试指令配置FPGA高速串行收发器各通道,使各通道所发送的高速信号速率与CXP线缆所在链路相匹配,同时将各通道高速收发器生成的发送工作时钟引出到对应测试数据生成模块;测试数据生成模块根据此时钟生成测试数据,并传输测试数据给高速收发器;高速收发器发送测试数据。本发明数据传输测试电路的设计保证了各通道测试数据生成速度和发送速度相匹配,实现了各链路传输测试数据的速率独立可调;同时各测试通道分别独立进行工作,实现了对多条多种速率CXP链路数据传输性能的同时测试。
如图6所示,上位机配置的每条CXP线缆所在链路的测试软件(测试指令),包括测试接口选择、链路连接、开始测试、结果显示和关闭测试。其中,测试接口选择用于选定CXP线缆连接的测试板的CXP线缆接口,便于配置相应的测试指令;链路连接用于实现上位机与测试板的通信连接,进行CXP链路的连接测试;开始测试用于开启自动化测试流程;结果显示,各功能测试完成后软件界面中会做出相应的结果显示;关闭测试,点击关闭测试可以清除测试结果,并断开上位机与测试板的通信连接。本发明通过使用上位机控制测试板的测试,仅通过点击上位机的软件流程,实现自动化操作CXP链路性能测试,而且上位机直接显示检测结果,提高了测试效率。
本发明检测系统的检测流程,如下:
基于已知所述待测链路单元中CXP线缆的信号传输速率标准,所述CXP线缆选择所述测试板上与其匹配的CXP线缆接口,使得所述待测链路单元与所述测试板连接。
基于已知所述待测链路单元中CXP线缆的数量及各CXP线缆所对应的信号传输速率标准,所述上位机配置每条CXP线缆所在链路的测试指令,控制所述测试板测试所述待测链路单元的PoCXP功能测试和数据传输功能测试。
待测链路单元通过任一条CXP线缆所在链路发送低速信号至所述测试板,所述测试板识别所述低速信号,反馈应答信息至所述上位机;所述上位机接收并处理所述应答信息,显示判断结果;若所述上位机显示“连接正确”,则表明该条CXP线缆所在链路的低速信号传输功能正常,该条CXP线缆所在链路的连接正常,通过验证,上位机可以发送测试指令;反之,则不通过验证。
所述上位机发送设定的测试流程指令至测试板,控制所述测试板开始CXP链路性能测试,CXP链路性能测试包括数据传输测试和PoCXP供电测试。
数据传输测试电路测试具体包括:所述测试板接收所述测试板发送的测试指令,生成若干含有不同码值和不同有效数据率的测试数据,发送所述测试数据至待测试链路单元;待测试链路单元接收、临时存储测试数据,并发送处理数据和临时存储数据至上位机。
所述上位机接收并读取处理数据,获得CRC校验信息和链路连接丢失信息;所述上位机接收所述临时存储数据,并根据测试板生成测试数据的生成条件,校验临时存储数据,获得验证信息;根据所述CRC校验信息、链路连接丢失信息和所述验证信息,综合判断数据传输功能是否正常。
PoCXP供电测试具体包括:所述测试板接收所述测试板发送的测试指令,模拟PoCXP提供最大供电电流的工作状态、模拟PoCXP开关控制的工作状态和模拟PoCXP提供不同大小的供电电流的工作状态,监测所述待测试链路单元在任一模拟工作状态下的PoCXP供电电压值,反馈至上位机。
优选地,本实施例中PoCXP供电测试还包括:对监测的PoCXP供电电压值进行分压,并将分压后的电压信号通过FPGA的模拟信号输入引脚输入到FPGA内部,通过FPGA的内置ADC获取PoCXP供电的实时电压值并反馈至上位机。
上位机接收所述PoCXP供电电压值,通过对比所述PoCXP供电电压值与该模拟工作状态下预设的电压范围,判断PoCXP功能是否正常。
上位机根据数据传输功能的判断结果和PoCXP功能的判断结果,显示最终测试结果,所述最终测试结果为“测试通过”或“测试不通过”。
测试结束,断开所述上位机与所述测试板的连接。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法,其特征在于,包括:
根据待测链路单元需要连接的CXP线缆的数量及每条CXP线缆所对应的信号传输速率标准,配置每条CXP线缆所在链路的测试指令;
根据所述测试指令,依次开始待测链路单元的PoCXP功能测试和数据传输功能测试;
所述PoCXP功能测试包括,模拟PoCXP提供最大供电电流的工作状态,监测所述待测链路单元在该模拟工作状态下的PoCXP供电电压值;
所述数据传输功能测试包括,生成若干含有不同码值和不同有效数据率的测试数据,发送所述测试数据至待测链路单元;待测链路单元得到处理数据和临时存储数据;
根据所述PoCXP供电电压值,判断PoCXP功能是否正常;根据处理数据和临时存储数据,判断数据传输功能是否正常;根据PoCXP功能和数据传输功能的测试判断结果,获取最终测试结果。
2.根据权利要求1所述一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法,其特征在于,所述根据待测链路单元需要连接的CXP线缆的数量及每条CXP线缆所对应的信号传输速率标准,配置每条CXP线缆所在链路的测试指令之前,还包括:待测链路单元通过CXP线缆发送低速信号,获取应答结果;根据所述应答结果,判断该条CXP线缆所在链路的低速信号传输功能是否正常,该条CXP线缆所在链路的连接是否正常。
3.根据权利要求1所述一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法,其特征在于,所述PoCXP功能测试还包括,模拟PoCXP开关控制的工作状态和模拟PoCXP提供不同大小的供电电流的工作状态,监测所述待测链路单元在该模拟工作状态下的PoCXP供电电压值。
4.根据权利要求1所述一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法,其特征在于,所述有效数据率是任一CXP链路中实际传输的有效数据量与数据传输总量的比值。
5.根据权利要求1所述一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法,其特征在于,所述根据所述PoCXP供电电压值,判断PoCXP功能是否正常,包括:对比所述PoCXP供电电压值与该模拟工作状态下预设的电压范围;若所述PoCXP供电电压值在预设电压范围内,则PoCXP功能正常;反之,则不正常。
6.根据权利要求1所述一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法,其特征在于,所述根据处理数据和临时存储数据,判断数据传输功能是否正常,包括:通过读取所述处理数据,获得CRC校验信息和链路连接丢失信息;通过校验所述临时存储数据,获得验证信息;根据所述CRC校验信息、链路连接丢失信息和所述验证信息,综合判断数据传输功能是否正常。
7.一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测系统,其特征在于,包括:
待测链路单元,包括若干CXP线缆和待测链路模块;所述待测链路模块一端通过CXP线缆连接测试板的CXP线缆接口;所述待测链路模块另一端与上位机连接;所述待测链路单元用于发送低速信号,验证CXP线缆所在链路的连接;还用于接收处理并临时存储所述测试板发送的测试数据,得到处理数据和临时存储数据,发送至上位机;
测试板,包括若干CXP线缆接口和若干CXP链路性能测试电路;任一条CXP链路性能测试电路均包括数据传输测试电路和PoCXP测试电路;
其中,所述数据传输测试电路,用于接收待测链路单元发送的低速信号,还用于生成若干含有不同码值和不同有效数据率的测试数据,并发送测试数据至所述待测链路单元;所述PoCXP功能测试电路,用于模拟PoCXP的工作状态,监测所述待测链路单元在模拟工作状态下的PoCXP电压值,反馈所述PoCXP电压值至所述上位机。
8.根据权利要求7所述的基于FPGA的CoaXPress链路性能检测系统,其特征在于,还包括:
所述上位机,用于配置每条CXP线缆所在链路的测试指令,发送测试指令至测试板;所述上位机还用于接收所述PoCXP供电电压值,通过对比所述PoCXP供电电压值与该模拟工作状态下预设的电压范围,判断PoCXP功能是否正常;所述上位机还用于接收所述处理数据和临时存储数据,通过读取处理数据、校验临时存储数据,判断数据传输功能是否正常;上位机还用于显示最终测试结果。
9.根据权利要求7所述的基于FPGA的CoaXPress链路性能检测系统,其特征在于,所述若干CXP线缆接口对应多种信号传输速率标准,且符合任一信号传输速率标准的CXP线缆接口均设有多个。
10.根据权利要求7所述的基于FPGA的CoaXPress链路性能检测系统,其特征在于,所述测试板还包括:
FPGA芯片,用于实现如权利要求7中所述的检测板的功能;
FLASH芯片,用于存储FPGA芯片的配置信息。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310529089.XA CN116489054A (zh) | 2023-05-11 | 2023-05-11 | 一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法及系统 |
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CN202310529089.XA CN116489054A (zh) | 2023-05-11 | 2023-05-11 | 一种基于FPGA的CoaXPress链路性能检测方法及系统 |
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Cited By (1)
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CN116819290A (zh) * | 2023-08-29 | 2023-09-29 | 北京紫光芯能科技有限公司 | 用于进行芯片测试的系统及方法、装置、设备、存储介质 |
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2023
- 2023-05-11 CN CN202310529089.XA patent/CN116489054A/zh active Pending
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