建立在ARM基础上的ADSL2+测试仪的设计
引言
近几年来，不对称数字用户线（adsl）作为网络“最后一公里”问题的理想解决方案在世界范围内得到了广泛运用。在我，adsl业务已成为运营商收入的主要增点之一。但由于现有电话线路专门为传送低频语音信号所设计，不利于高频信号传输，线路周边环境恶劣且复杂多变，无论adsl业务的开通还是正常的运营维护，都需进行一系列复杂的测试工作。
现有测试仪表多为国外品牌且价格昂贵，国内产品普遍存在测试频段有限，测试结果片面的问题；而且由于核心芯片处理能力有限，嵌入式操作系统不先进，软件包功能不够完善，对测试结果的管理也比较混乱。随着市场不断壮大，尤其是基于itu g.992.3/ g.992.5标准的adsl2/ 2+推出后，价格合理、功能完备、操作简便的测试工具成为宽带运营商的迫切需求。基于种现状，本文提出了一款新型adsl2+测试仪，采用arm9处理器与windows ce操作系统，全面提升了产品的处理能力和可靠性，并使用液晶触摸屏为用户提供了直观简便的友好界面，可以在用户环路不同位置进行网络服务质量评估。
系统硬件设计
系统硬件结构如图1所示，主要由arm控制处理模块、内置modem模块及相关模拟测试模块三部分组成。其中控制处理模块是测试仪的核心部分，负责系统整体控制与相关的数据处理。
图1 系统硬件结构
控制处理模块
本仪表要求具有液晶显示及触摸屏等部分，因此在要求高速数据处理能力同时，也要求相当的控制能力，系统采用的arm9系列32位微控制器s3c2410x频率可达203mhz，能够轻松运行wince、linux等操作系统以及进行较为复杂的信息处理。同时，采用5英寸stn液晶屏直观的显示各项测试指标，弥补了现有测试工具显示效果的缺陷。使用触摸屏代替键盘输入部分，使便携优势更为突出。考虑到操作系统运行及大量高速数据处理的需要，系统采用了两块32m sdram，一块32m nand flash及一块2m nor flash，程序、操作系统及测试数据保存于nand flash中，系统从16位nor flash引导启动。
内置modem模块
在测试线路传输性能数时，系统可不经用户modem直接连通局端，adsl/ adsl2/ 2+数据帧经内置modem转换并送至cpu解码分析，因此选择一款性能可靠优良的modem芯片也极为重要。本系统采用了美国broadcom公司基于最新adsl2+标准的bcm6338芯片，适用于adsl / adsl2/ adsl2+等各型网络，确保了测试结果的可靠性。
模拟测试模块
物理层测试主要包括电压、电阻、电容测试等内容，并内嵌了时域反射计（tdr）用于线路故障定位。全部测试功能由一独立板卡实现，经通用i/o口及a/d转换口送至cpu处理存储。其中电压、电阻、电容等测试经测算电压后计算所得。s3c2410内部集成了一个8通道10bit的adc转换模块，a/d转换器以片上采样、保持方式工作，支持掉电模式，其测量模拟输入电压范围为0～3.3v，在windows ce环境下可以实现外部模拟信号到数字信号的转换。图2是一个典型电压测量的运用。
test0/test1是模拟待测量电压，经10倍分压后接到一个减法放大器，然后与2410的第6支路ad6管脚连接，进行信号传输、滤波。通过设备驱动程序可以得到10bit的adc值，根据这一值计算ad6的模拟电压vad6为：*3.3，根据原理图，可以得到外部待测点test0的电压，计算公式为：vtest=
系统软件设计
系统软件整体结构如图2所示。
图2 系统软件结构
系统软件开发使用的是platform builder 4.2和embedded visual c++ 4.0（evc）。
操作系统内核
选择一款既满足应用要求，性价比又最佳的实时操作系统是本次开发任务的关键。综合考虑到操作系统对硬件的支持及二次开发的简便性等方面，系统采用了微软公司的windows ce。
操作系统的定制移植是项目开发的重要步骤，我们使用platform builder的集成开发环境，在选定bsp，根据项目需要以及存储器容量限制，裁减内核、删除不必要的系统组件，建立一个操作系统镜像工程后，添加自定义的模块组件到platform builder相应的工程中，生成一个操作系统镜像。windows ce的特性目录是可以扩展的，可以将自己创制的特性如驱动程序等文件加入到特性目录中，platform builder利用.cec文件来建立特性目录，它允许platform builder显示这个特性到集成开发环境，并且可以将这个特性加到一个操作系统中。
应用程序
本项目需开发的应用程序主要包括数据运算显示和系统控制两部分，使用evc开发和调试。系统主要测试项目有物理层测试、网络层测试。
物理层测试用于测试adsl/adsl2/ 2+线路的物理层参数，包括adsl/ adsl2/ 2+连接状态、连接模式、上/下行速率、噪声裕量、线路衰减、输出功率、crc误码、hec误码、fec误码、ocd误码、ncd误码以及信道比特图。
通过仪器内置的adsl2+ modem 进行pppoe拨号，建立pppoe拨号连接后，可以进行网络层的ping、ipconfig、tracert、route测试。
设备驱动程序
platform builder虽然自带了一些标准的bsp，里面也有一些通用的驱动程序，但对于一些专用的设备和功能，platform builder自带的驱动无法满足要求。为了便于与模拟测试部分的通讯与控制以及液晶触摸屏的使用，还需编写相应的接口驱动程序，主要包括用于tdr测试的具有pwm功能的i/o口驱动等，使用c语言编写。
pwm是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法，通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制，用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。s3c2410x集成了4个具有pwm功能的计时器，需使用pwm功能时，通过驱动程序可以调整pwm控制寄存器，控制i/o口输出等幅值不同宽度的脉冲来等效理想的波形。pwm驱动源代码略.
ABB让用户无需额外布线 就能控制智能家居设备
由省能源局驻村工作队协调帮扶资金购买的两棵光伏树“栽植”到骆驼湾村的公路一侧
电气工程师必须知道的40个知识点问答
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快商通发明单通道电话人声分离技术，拯救呼叫中心单通道语音数据
建立在ARM基础上的ADSL2+测试仪的设计
毫米波雷达的工作原理及发展趋势
核电站设备仿真器中的反射内存应用
自动驾驶优化出更好的算法
小米MIX真正的敌人来了：LG G6确定为全面屏手机！
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屏蔽罩夹子在PCB设计中还有这样的作用！
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三相全波无刷电机的正弦波驱动中施加更大电压的方法
这是oppor11还是iPhone 7，都错了，这是一加5
全国首个5G智能网联无人驾驶车亮相湘湖景区
多功能电扇控制器(555、CD4017)
为华为Mate50系列提供N种可能，雷克沙NM卡领势而上
电流互感器的基本工作原理和特点
Li-Fi无线通信技术在航空业中的应用
近几年来，不对称数字用户线（adsl）作为网络“最后一公里”问题的理想解决方案在世界范围内得到了广泛运用。在我，adsl业务已成为运营商收入的主要增点之一。但由于现有电话线路专门为传送低频语音信号所设计，不利于高频信号传输，线路周边环境恶劣且复杂多变，无论adsl业务的开通还是正常的运营维护，都需进行一系列复杂的测试工作。
现有测试仪表多为国外品牌且价格昂贵，国内产品普遍存在测试频段有限，测试结果片面的问题；而且由于核心芯片处理能力有限，嵌入式操作系统不先进，软件包功能不够完善，对测试结果的管理也比较混乱。随着市场不断壮大，尤其是基于itu g.992.3/ g.992.5标准的adsl2/ 2+推出后，价格合理、功能完备、操作简便的测试工具成为宽带运营商的迫切需求。基于种现状，本文提出了一款新型adsl2+测试仪，采用arm9处理器与windows ce操作系统，全面提升了产品的处理能力和可靠性，并使用液晶触摸屏为用户提供了直观简便的友好界面，可以在用户环路不同位置进行网络服务质量评估。
系统硬件设计
系统硬件结构如图1所示，主要由arm控制处理模块、内置modem模块及相关模拟测试模块三部分组成。其中控制处理模块是测试仪的核心部分，负责系统整体控制与相关的数据处理。
图1 系统硬件结构
控制处理模块
本仪表要求具有液晶显示及触摸屏等部分，因此在要求高速数据处理能力同时，也要求相当的控制能力，系统采用的arm9系列32位微控制器s3c2410x频率可达203mhz，能够轻松运行wince、linux等操作系统以及进行较为复杂的信息处理。同时，采用5英寸stn液晶屏直观的显示各项测试指标，弥补了现有测试工具显示效果的缺陷。使用触摸屏代替键盘输入部分，使便携优势更为突出。考虑到操作系统运行及大量高速数据处理的需要，系统采用了两块32m sdram，一块32m nand flash及一块2m nor flash，程序、操作系统及测试数据保存于nand flash中，系统从16位nor flash引导启动。
内置modem模块
在测试线路传输性能数时，系统可不经用户modem直接连通局端，adsl/ adsl2/ 2+数据帧经内置modem转换并送至cpu解码分析，因此选择一款性能可靠优良的modem芯片也极为重要。本系统采用了美国broadcom公司基于最新adsl2+标准的bcm6338芯片，适用于adsl / adsl2/ adsl2+等各型网络，确保了测试结果的可靠性。
模拟测试模块
物理层测试主要包括电压、电阻、电容测试等内容，并内嵌了时域反射计（tdr）用于线路故障定位。全部测试功能由一独立板卡实现，经通用i/o口及a/d转换口送至cpu处理存储。其中电压、电阻、电容等测试经测算电压后计算所得。s3c2410内部集成了一个8通道10bit的adc转换模块，a/d转换器以片上采样、保持方式工作，支持掉电模式，其测量模拟输入电压范围为0～3.3v，在windows ce环境下可以实现外部模拟信号到数字信号的转换。图2是一个典型电压测量的运用。
test0/test1是模拟待测量电压，经10倍分压后接到一个减法放大器，然后与2410的第6支路ad6管脚连接，进行信号传输、滤波。通过设备驱动程序可以得到10bit的adc值，根据这一值计算ad6的模拟电压vad6为：*3.3，根据原理图，可以得到外部待测点test0的电压，计算公式为：vtest=
系统软件设计
系统软件整体结构如图2所示。
图2 系统软件结构
系统软件开发使用的是platform builder 4.2和embedded visual c++ 4.0（evc）。
操作系统内核
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应用程序
本项目需开发的应用程序主要包括数据运算显示和系统控制两部分，使用evc开发和调试。系统主要测试项目有物理层测试、网络层测试。
物理层测试用于测试adsl/adsl2/ 2+线路的物理层参数，包括adsl/ adsl2/ 2+连接状态、连接模式、上/下行速率、噪声裕量、线路衰减、输出功率、crc误码、hec误码、fec误码、ocd误码、ncd误码以及信道比特图。
通过仪器内置的adsl2+ modem 进行pppoe拨号，建立pppoe拨号连接后，可以进行网络层的ping、ipconfig、tracert、route测试。
设备驱动程序
platform builder虽然自带了一些标准的bsp，里面也有一些通用的驱动程序，但对于一些专用的设备和功能，platform builder自带的驱动无法满足要求。为了便于与模拟测试部分的通讯与控制以及液晶触摸屏的使用，还需编写相应的接口驱动程序，主要包括用于tdr测试的具有pwm功能的i/o口驱动等，使用c语言编写。
pwm是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法，通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制，用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。s3c2410x集成了4个具有pwm功能的计时器，需使用pwm功能时，通过驱动程序可以调整pwm控制寄存器，控制i/o口输出等幅值不同宽度的脉冲来等效理想的波形。pwm驱动源代码略.
ABB让用户无需额外布线 就能控制智能家居设备
由省能源局驻村工作队协调帮扶资金购买的两棵光伏树“栽植”到骆驼湾村的公路一侧
电气工程师必须知道的40个知识点问答
高精度土壤重金属检测仪的功能特点
快商通发明单通道电话人声分离技术，拯救呼叫中心单通道语音数据
建立在ARM基础上的ADSL2+测试仪的设计
毫米波雷达的工作原理及发展趋势
核电站设备仿真器中的反射内存应用
自动驾驶优化出更好的算法
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如何在AI时代不实业
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三相全波无刷电机的正弦波驱动中施加更大电压的方法
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电流互感器的基本工作原理和特点
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