光纤实验指导书

1实验系统概述实验系统的整体框图如下：1310nm光发模块光纤盘纤区实验注意事项光纤盘纤区电源模块1310nm光收模块1550nm光发模块光端FPGA1550nm光收模块数字信号源及固定速率时分复用模块2M接口模块－FPGA程序下载模块2M接口模块二数字信号源终端及解固定速率时分复用模块电端FPGA计算机通信接口模块一～四PCM编码模块一PCM编码模块二计算机通信接口模块五～八电话甲路电话控制模块电话乙路下面对各个模块进行详细的说明：一、1310nm光发模块：完成电信号到光的转换，包括对数字信号和模拟信号的调制。对数字信号调制的模块中还包括：自动光功率控制电路、无光检测电路、光器件寿命检测电路等。各部件功能说明：P100、P101：数字信号输入口，输入信号0～5V。P104、P102：模拟信号输入口，输入信号-5V～5V。J101：模拟信号传输和数字信号传输切换开关。在电路板上已经标明了模拟信号调制和数字信号调制的切换方式。J100：拨码开关第一位是控制数字光调制的通和断，第二位是控制自动光功率控制电流补偿的通和断。拨码开关拨上为通，拨下为断。TP100、TP101、TP102：这三个测试点是用来测量激光器的电流和自动光功率控制的补偿电流，具体的使用方法见实验九。TP103：输入数字信号测试点。TP104：光检测器经光电转换后电流的大小。TP105：输入的数字信号和固定参考电压进行比较后的输出。TP106：TP104和TP105的电压经过比较后的输出。具体的电路见实验八。RP100：调节数字信号光调制的调制强度。RP101：调节寿命告警电路的门限电压的大小。2RP102：调节无光告警电路的门限电压的大小。RP103：调节自动光功率控制的强度。RP104：输入模拟信号衰减，使模拟光调制达到比较理想的效果。二、1550nm光发模块：同1310nm光发模块有同样的功能，其中各部件的功能与1310nm光发模块也是对应。例如，1550nm中的测试点TP200与1310nm中的测试点TP100的功能一样，RP100同RP200的作用一样。三、1310nm光收模块：主要完成光电信号的转换，小信号的检测与信号的恢复放大等功能。包括预放大电路、主放大电路和电平判决电路。各部件功能说明：P103、P105：模拟信号输出口。P106、P107：数字信号输出口。TP108：模拟信号输出测试点。TP109：数字信号输出测试点。RP106：调节接收的灵敏度。RP107：调节模拟信号失真度。RP108：调节电平判决电路的判决电平。四、1550nm光收模块同1310nm光收模块有同样的功能，其中各部件的功能与1310nm光收模块也是对应。例如，1550nm中的测试点P203与1310nm中的测试点P103的功能一样，RP106同RP206的作用一样。五、数字信号源及固定速率时分复用模块数字信号源模块作用是产生四路128Kbit/s的NRZ码。固定速率时分复用模块是将四路数字信号用固定速率时分复用的方式复用成一路NRZ码。1、各部件功能说明：U300、U301、U302、U303：四个十位的光条，其中每个光条的前八位分别代表每一路NRZ码的八位，每个光条的最后两位无效。光条亮代表”1”，熄代表”0”。U311、U312、U313、U314：四个八位的拨码开关，可以改变四路NRZ码的值，拨码开关拨上为”0”，拨下为”1”。P300、P301、P302、P304：四路八位的NRZ输出，TTL电平输出。TP300、TP301、TP302、TP303：四路NRZ码的观测点。3P738、P739、P740、P741：固定速率时分复用模块四路数字信号输入口。TTL电平输入。P742：固定速率时分复用模块复用信号输出口。TTL电平输出。TP743：四路NRZ码及复用信号的位时钟观测点。六、数字信号源终端及解固定速率时分复用模块解固定速率时分复用模块的作用是将经过固定速率时分复用的一路NRZ码分解成四路NRZ码。数字信号源终端是将分解后的NRZ码显示在光条上，因为帧同步码不显示，因此只显示了三路NRZ码。各部件功能说明：U304、U305、U306：三个十位的光条，其中每个光条的前八位分别代表每一路NTZ码的八位，每个光条的最后两位无效。光条亮代表”1”，熄代表”0”。P745：解固定速率时分复用模块NRZ码输入口。TTL电平输入。P744：位时钟提取输入口。TTL电平输入。TP745：解固定速率时分复用模块NRZ码输入测试点。TP744：位时钟提取NRZ码输入测试点。TP746：位时钟提取模块输出的位时钟信号测试点。七、2M接口模块一和2M接口模块二2M接口模块主要完成电平变换和电平反变换的功能。电平变换是将两路NRZ码变换成三阶高密度双极性码（HDB3码）。电平反变换是将三阶高密度双极性码（HDB3码）变换成两路NRZ码。各部件功能说明：P800、P802（P900、P902）：电平变换的两路NRZ码输入。TTL电平输入。P801、P806（P901、P906）：电平变换后的三阶高密度双极性码（HDB3码）输出。TP800、TP802（TP900、TP902）：输入的两路NRZ码观测点。TP801（TP901）：输出的三阶高密度双极性码（HDB3码）测试点。P803、P807（P903、P907）：电平反变换的三阶高密度双极性码（HDB3码）输入口。P804、P805（P904、P905）：电平反变换的两路NRZ输出。TTL电平输出。TP803（TP903）：输入三阶高密度双极性码（HDB3码）测试点。TP804、TP805（TP904、TP905）：输出的两路NRZ码观测点。八、计算机接口模块计算机接口模块一～四提供了八个计算机RS232接口。其中DOUT表示计算机输出的数据，DIN表示输入到计算机的数据。4九、PCM编译码模块此模块采用专用芯片TP3067来实现PCM编译码电路，可同时完成两路信号的编译码工作。PCM模块可以实现传输两路语音信号。各部件功能说明：P500、P512：模拟信号输入端。P502、P508：PCM编码的帧时钟。P503、P507：PCM编码后的NRZ码输出。P506、P509：PCM译码单元NRZ码输入。P505、P510：PCM译码单元位时钟输入。P504、P511：PCM译码单元帧时钟。P501、P513：PCM译码单元模拟信号输出。TP500、TP512：模拟信号观测点。TP502、TP508：PCM编码的帧时钟观测点。TP503、TP507：PCM编码后的NRZ码观测点。TP501、TP513：PCM译码单元模拟信号测试点。十、电话模块甲、乙此模块采用专用芯片AM79R70来完成用户接口电路（SLIC）。其中DOUT是语音信号输出，DIN是语音信号输入。十一、电话控制模块电话控制模块完成两路电话摘挂机状态检测，设置两路电话的通话、振铃、忙音、回铃音等状态。十二、FPGA程序下载模块程序下载采用一根JTAG下载线同时配置两片FPGA的方式，断电后通过JTAG下载的程序将丢失，FPGA再次上电时由专用配置芯片进行配置，此时FPGA中的程序是原始的程序。这样，不用担心进行二次开发实验后程序会丢失，且FPGA程序下载次数没有限制，再加上FPGA的容量很大，因此本实验系统很适合进行比较复杂的二次开发实验。二次开发采用的软件是QuartusII4.0，在附录中将对QuartusII4.0软件的使用方法进行详细的介绍。各部件功能说明：J601：JTAG下载口。J604：选择AS下载模式或JTAG下载模式。拨码开关全拨向上是选择AS下载模式，全拨向下是选择JTAG下载模式。用户使用时应将拨码开关拨向下方。十三、电端FPGA5电端FPGA主要完成变速率时分复用、HDB3编码、HDB3译码、解变速率时分复用、位时钟提取、帧同步提取信号等功能。1、变速率时分复用测试点及接口功能说明：P600、P601、P602、P603：变速率时分复用四路数据输入口。TP600、TP601、TP602、TP603：变速率时分复用四路数据输入测试点。TP604：进行码速调整的位时钟测试点。P605、P606、P607、P608：码速调整后的四路数据输出口。TP605、TP606、TP607、TP608：码速调整后的四路数据输出测试点。TP609、TP610、TP611、TP612：变速率时分复用的四路数据的时隙。P613：变速率时分复用位时钟输出。TP613：变速率时分复用位时钟测试点。P614：变速率时分复用复用输出口。TP614：变速率时分复用复用输出测试点。2、HDB3编码模块测试点及接口功能说明：P618：HDB3编码模块NRZ码输入口。TP618：HDB3编码模块NRZ码输入测试点。P616、P617：HDB3编码模块HDB3码两路信号输出。TP616、TP617：HDB3编码模块HDB3码两路信号输出测试点。TP615：HDB3编码位时钟测试点。3、HDB3译码模块测试点及接口功能说明：P621、P622：HDB3译码模块两路NRZ码输入口。TP621、TP622：HDB3译码模块两路NRZ码输入观测点。P620：HDB3译码模块NRZ码输出口。TP620：HDB3译码模块NRZ码输出观测点。TP619：HDB3译码位时钟时钟测试点。4、位时钟提取模块（数字锁相环模块）测试点及接口功能说明：P624：位时钟提取模块NRZ码输入口。TP624：位时钟提取模块NRZ码输入观测点。P623：位时钟提取模块位时钟输出口。TP623：位时钟提取模块位时钟输出观测点。5、帧同步信号提取模块测试点及接口功能说明：P626：帧同步信号提取模块数据输入。TP625：帧同步信号提取模块位时钟观测点。TP627、TP628、TP629、TP630：帧同步信号提取模块四路数据的帧同步信号测试点。66、解复用模块测试点及接口功能说明：P632：解复用模块NRZ码输入口。TP631：解复用模块位时钟测试点。P633、P634、P635、P636：解复用模块四路数据输出口。TP633、TP634、TP635、TP636：解复用模块四路数据输出观测点。十四、光端FPGA光端FPGA主要完成HDB3编码、HDB3译码、扰码、解扰码、CMI编码、CMI译码、位时钟提取、固定速率时分复用、解固定速率时分复用等功能。其中固定速率时分复用模块和解固定速率时分复用模块的测试点及接口功能在前面已经介绍。1、HDB3译码模块测试点及接口功能说明：P703、P704：HDB3译码模块两路NRZ码输入口。TP703、TP704：HDB3译码模块两路NRZ码输入测试点。P702：HDB3译码模块NRZ输出口。TP702:HDB3译码模块NRZ输出测试点。P701：单独模块实验时外加时钟信号输入口。TP701：单独模块实验时外加时钟信号输入测试点。TP700：HDB3译码模块位时钟观测点。2、位时钟提取模块测试点及接口功能说明：P708：位时钟提取模块NRZ码输入口。TP708：位时钟提取模块NRZ码输入测试点。P707：位时钟提取模块位时钟输出口。TP707：位时钟提取模块位时钟输出测试点。P706：单独模块实验时外加时钟信号输入口。TP706：单独模块实验时外加时钟信号输入测试点。TP705：位时钟提取模块主时钟测试点。3、扰码模块测试点及接口功能说明：P712：扰码模块NRZ码输入口。TP712：扰码模块NRZ码输入测试点。P711：扰码模块扰码输出口。TP711：扰码模块扰码输出测试点。P710：单独模块实验时外加时钟信号输入口。TP710：单独模块实验时外加时钟信号输入测试点。TP709：扰码模块位时钟测试点。74、CMI编码模块测试点及接口功能说明：P716：CMI编码模块NRZ码输入口。TP716：CMI编码模块NRZ码输入测试点。P715：CMI编码模块CMI码输出口。TP715：CMI编码模块CMI码输出测试点。P714：单独模块实验时外加时钟输入口。TP714：单独模块实验时外加