基于USB接口的误码测试仪设计

论文摘要

误码率是衡量数字通信系统传输信息可靠性的重要指标。误码率测试仪是检测通信系统误码率的重要工具,也是用于通信系统性能测试及故障诊断的重要设备。目前虽然有误码率测试仪出售,功能也十分强大,但价格非常昂贵。除此之外,由于本课题组所研发通信系统应用的特殊性,对于误码测试仪的接口和便携性有特殊的要求。在本课题组的通信系统研制中,本人自行设计了一台误码率测试仪,为通信系统的调试提供误码率的信息。本文主要介绍了误码测试仪的实现方案。本误码测试仪由两部分组成:Windows应用程序和数据收发板。数据收发板由USB接口和FPGA芯片构成。USB接口为FPGA和PC机之间提供了安全、高速率的数据接口,同时实现了数据收发板的热插拔特性。FPGA实现串行数据的正确收发和USB端点缓存的双工读写操作。误码仪窗口程序所实现的功能有:产生误码测试用的伪随机码;当用户发出发送测试码请求时,通过USB接口把数据写入到单片机的FIFO中;当用户发出接收测试码请求时,通过USB接口把数据读入到计算机中,进行误码率的计算和显示。为了实现应用程序的双工数据读写能力,本设计采用了多线程的编程技术,大大了提高应用程序处理相应外部事件的能力。为了利用PC机强大的硬件和软件资源,误码率的计算和显示是由应用程序来完成的。这样不但可以为用户提供优质的观察界面,还可以简化FPGA的逻辑设计,大大降低误码测试仪的开发成本和时间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 主要的工作内容和论文的组织
• 第二章 数字通信系统简介
• 2.1 数字通信系统的概念和系统模型
• 2.2 通信系统的性能指标
• 2.2.1 数字通信系统的可靠性
• 2.3 伪随机序列及其在误码测试中的应用
• 2.3.1 伪随机序列的概念和性质
• 2.3.2 m 序列及其性质
• 2.3.3 伪随序数列在误码测试中的应用
• 第三章 误码测试的总体方案
• 3.1 误码测试仪的构成
• 3.2 误码个数的统计方法
• 3.3 误码分析仪软件运行平台和开发环境的选择
• 3.4 误码分析仪数据收发板的硬件平台
• 3.5 数据收发板与PC 机的通信接口
• 3.6 数据收发板与待测通信系统接口：LVDS
• 3.6.1 LVDS 器件的工作原理
• 3.6.2 LVDS 的特点
• 第四章 基于CY7C68013a 的USB2.0 接口设计
• 4.1 USB2.0 简介
• 4.1.1 主机和外围设备的功能
• 4.1.2 USB 通信
• 4.2 CY7C68013a 单片机简介
• 4.3 USB 接口电路硬件设计
• 4.4 CY7C68013a 单片机固件设计
• 4.4.1 固件设计的框架
• 4.4.2 端点RAM 和外部FIFO 接口的配置
• 4.5 USB 接口测试
• 第五章 串行数据收发的FPGA 实现
• 5.1 XILINX Spartan-3 系列FPGA XC3S400 简介
• 5.2 数据收发板的硬件设计
• 5.2.1 FPGA 的配置电路设计
• 5.2.2 电源系统的设计
• 5.3 数据收发板中FPGA 逻辑功能的实现
• 5.3.1 串行收发器的实现
• 5.3.2 智能控制状态机的实现
• 5.3.3 同步信号的锁定
• 5.3.4 全局时钟管理
• 5.3.5 LVDS 信号的FPGA 实现
• 第六章 Windows 应用程序开发
• 6.1 Windows 的运行机制——消息驱动机制
• 6.2 MFC 消息处理
• 6.2.1 消息映射的声明
• 6.2.2 消息映射的实现
• 6.3 CWnd 类和Windows 窗口
• 6.4 用MFC 实现多线程编程
• 6.4.1 工作者线程的创建
• 6.4.2 工作者线程的终止
• 6.5 多线程编程的关键问题
• 6.5.1 多线程访问对象
• 6.5.2 非FMC 线程访问FMC 的对象
• 6.5.3 窗口句柄映射表的线程私有化带来的问题
• 6.5.4 线程间的通信
• 6.6 线程间的互斥访问
• 6.7 CyAPI.lib 简介
• 6.7.1 打开指定的USB 设备
• 6.7.2 利用CCyUSBDevice 对象中的端点进行数据传输
• 6.8 误码测试仪窗口程序设计
• 6.8.1 误码测试仪窗口程序所要完成的功能
• 6.8.2 误码测试仪窗口程序实现方案
• 第七章 系统测试
• 7.1 系统自测
• 7.2 误码测试仪在自制通信系统中的应用
• 第八章 结束语
• 8.1 全文总结
• 8.2 下一步的工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕期间取得的研究成果