1. 抖動測量的幾種方法
抖動是應該呈現的數字信號沿與實際存在沿之間的差。時鍾抖動可導致電和光數據流中的偏差位,引起誤碼。測量時鍾抖動和數據信號就可揭示誤碼源。 測量和分析抖動可藉助三種儀器:誤碼率(BER)測試儀,抖動分析儀和示波器(數字示波器和取樣示波器)。 選用哪種儀器取決於應用,即電或光、數據通信以及位率。因為抖動是誤碼的主要原因,所以,首先需要測量的是BER。若網路、網路元件、子系統或IC的BER超過可接受的限制,則必須找到誤差源。 大多數工程技術人員希望用儀器組合來跟蹤抖動問題,先用BER測試儀、然後用抖動分析儀或示波器來隔離誤差源。 BER測試儀製造商需要測量其產品的BER,以保證產品符合電信標准。當需要表徵數據通信元件和系統時,BER測試對於測試高速串列數據通信設備也是主要的。 BER測試儀發送一個稱之為偽隨機位序列(PRBS)的預定義數據流到被測系統或器件。然後,取樣接收數據流中的每一位,並對照所希望的PRBS圖形檢查輸入位。因此,BER測試儀可以進行嚴格的BER測量,有些是抖動分析儀或示波器不可能做到的。 盡管BER測試儀可進行精確的BER測量,但是,對於10-12BER(每1012位為1位誤差)精度的網路或器件測試需數小時。為了把測試時間從數小時縮短為幾分鍾,BER測試儀採用「BERT sCAN」技術,此技術用統計技術來預測BER。 可以編程BER測試儀在位時間(稱之為「單位間隔」或「UI」)的任何點取樣輸入位。「澡盆」曲線表示BER是取樣位置的函數。若BER測試儀檢測位周期(0.5UI)中心的位,則抖動引起位誤差的概率是小的。若BER測試儀檢測位於靠近眼相交點上的位,則將增大獲得抖動引起位誤差的似然性。 抖動分析儀BER測試儀不能提供有關抖動持性或抖動源的足夠信息。抖動分析儀(往往稱之為定時時間分析儀或信號完整性分析儀)可以測量任何時鍾信號的抖動,並提供故障診斷抖動的信息。抖動分析儀也用抖動特性來預測BER,其所用時間比BER測試儀小很多。 抖動測試儀對於測試高速數據通信匯流排(如光纖通信,SerialATA, Infiniband, Rapidio,每個通道的數據率高達3.125Gbits/s)用的器件是有用的。因為抖動分析儀在幾秒內可預測BER,所以,對於生產線測試是有用的,很多ATE製造商根據用戶要求,把抖動測試儀安置在測試系統中。 抖動分析儀檢測信號沿並測量沿之間的時間。在採集定時數據之後,抖動分析儀執行演算法,產生直方圖、頻率曲線、數據的其他直觀圖像。這些圖像展示干擾信號的線索。靠執行直方圖和頻率曲線的計算,抖動分析儀把整個抖動分離為隨機抖動和確定性抖動。 比如一種確定性抖動,它具有一個特殊源。一個干擾信號相位調制基準信號來產生測量信號中的抖動。抖動分析儀可以計算呈現在抖動中的頻率(相位1-4)。一旦知道抖動頻率,就可隔離抖動源並減輕抖動影響。若干擾信號的頻率對應於其他時鍾頻率,則用增加EMI屏蔽或其他方法把源隔離就可解決問題。 混合儀器最近,某些測試設備製造商已開發出混合儀器。傳統的BER測試儀只給出位誤差,現在BER測試儀執行某些抖動分析,甚至有的還包含取樣示波器。現在抖動分析儀也包含取樣示波器,如Warecrest SIA-3000。這些取樣示波器可觀察眼圖,但它們沒有專用取樣示波器那樣的帶寬。現在混合儀器的示波器帶寬最高為6GHz。實時和等效時間取樣示波器現在提供測量抖動和計算BER的軟體。示波器兩類示波器證明對於抖動測試和分析是有用的。為了測試通信速度達3.125Gbits/s(在銅線上傳輸數據,這可能是最高速度)的器件、纜線、子系統或系統,可以用實時取樣示波器。它們類似於抖動分析儀,可以測量任何時鍾信號的抖動。 為了測量光信號,如OC-192和10Gigabit Ethernet(9.952Gbits/s)或OC-768(39.808Gbits/s),就需要50GHz~75GHz帶寬的取樣示皮器(如Agilent數字通信分析儀或Tek通信信號分析儀)。也可在電數據信號中用這些示波器。 寬頻示波器對於測試當今所用的最高位率的抖動是有用的。因為它們的低取樣率(150ksamples/s或更低),所以,它們需要重復信號(如PRBS)來建立眼圖,它們從眼圖可建立抖動直方圖。 示波器製造商在其示波器上提供抖動分析軟體。 定時誤差圖是數據流的有效瞬時相點陣圖。它示出抖動包含周期成分。定時誤差圖的快速傅里葉變換(第3個圖線)定標為1MHz/div,顯示抖動的頻率。此頻率可對應於開關電源的時鍾頻率或來自系統數據纜線中的交擾。 眼圖交叉點的直方圖顯示分布有2個峰。雙峰表明確定性抖動,它來自外部干擾(如開關電源)。另一處抖動——隨機抖動遵從高斯分析,不能確定它們的源。
2. P2020的參數
雙核(P2020)或單核(P2010)高性能Power Architecture e500核心
36位物理定址
支持雙精度浮點
每核心32 KB一級指令高速緩存以及32 KB一級數據緩存
800 MHz至1.2 GHz時鍾頻率
具有ECC功能的512 KB二級高速緩存。 還可配置為SRAM以及緩沖存儲器。
三個10/100/1000 Mbps增強型三速乙太網控制器(eTSEC)
TCP/IP加速、服務質量以及分類功能
支持IEEE® 1588
無損耗流量控制
R/G/MII、R/TBI、SGMII
FIFO介面
高速介面支持各種多路復用選項:
四個SerDes 至 3.125 GHz控制器多路復用
三個PCI Express介面
兩個串列RapidIO介面
兩個SGMII介面
高速USB控制器(USB 2.0)
支持主機以及設備
增強型主機控制器介面(EHCI)
ULPI連接至PHY
增強型安全數字慶知主機控制器(SD/MMC)
串列外設介面
集成安全引擎
支持的協議包括SNOW、ARC4、3DES、AES、RSA/ECC、RNG、單通SSL/TLS、Kasumi
XOR加速
支持ECC的64位DDR2/DDR3 SDRAM存儲器控制器
可編程中斷控制器(PIC),符合OpenPIC標准
兩個四通道絕差帆DMA控制器
兩個I2C控制器、DUART、定時器
增強型本地匯流排控制器(eLBC)
16個通並雹用I/O信號
封裝: 689針溫度加強型塑料球柵陣列封裝(TEPBGA2)
0C 至 125C Tj -40C 至 125C Tj 選項
3. 基於CPCI系統的高速數字通信介面電路設計與應用
基於CPCI系統的高速數字通信介面電路設計與應用
在CPCI系統環境下高速數字通信AFDX協議端系統介面的電路設計與功能實現。採用Verilog編程實現基於FPGA的硬體設計部分,採用C編程實現基於MicroBlaze的嵌入式軟體設計。
0 引 言
隨著通信技術的高速發展,嵌入式系統對數據傳輸速率的要求更高。在航空等軍用電子設備中,實現信號處理演算法的數字信號處理機,起著至關重要的作用。CPCI匯流排技術有效解決了高速互聯問題。
20世紀90年代,PCI匯流排技術被廣泛應用,但是它可靠性較低,無法滿足對正常運行時間要求較高的高可用性系統。加之其主板連接器可靠性低,更換時易被損壞。CPCI的高帶寬特點,決定了其適用於高速數據通信場合。隨著國外著名計算機系統公司基於CPCI產品和方案的推廣及PICMG/PRC對CPCI技術的宣傳,我國工業控制領域越來越多地把CPCI應用於高性能嵌入式系統之中。本文研究了在CPCI系統環境下高速數字通信AFDX協議端系統介面的電路設計與功能實現。採用Verilog編程實現基於FPGA的硬體設計部分,採用C編程實現基於MicroBlaze的嵌入式軟體設計。
1 基於FPGA的硬體設計
攔核1.1 MAC模塊、FIFO模塊和MII模塊
FIFO模塊分為接收FIFO和發送FIFO,通過調用IP核來實現。本文所設計的MAC模塊和FIFO模塊的基本結構如圖1所示。MAC核通過MII介面和PHY晶元進行外部通信,通過發送FIFO和接收FIFO進行FPGA內部數據的通信。
1.2 CRC模塊
CRC模塊通過檢驗數據的CRC值,判決接收的數據的正確性和有效性。在數據包被發送後,緊接著該數據包的4 B CRC也會被發送。接收者通過數據包和CRC數據就可以得出新的CRC值。若新CRC值為0,表明接收和發送的數據不一致,crc_error將會置1。其管腳定義如表2所示。
1.3 規整模塊和冗餘管理模塊
規整模塊根據每條VL的BAG,Lmax值,對其數據流進行規整。具體方式為:當該VL的BAG時間達到,且Jitter在最大抖動的范圍內、幀長小於Lmax,則置FTT標識有效,此時多路復用器模塊會派衡纖申請對該VL進行調度;反塵仿之,不能對該VL進行調度。將固定帶寬分配給每個VL,等價於把接收端與發送端之間的數據傳輸限制在一個BAG內,即在一個BAG內只有一次數據傳輸,如果數據包過大,將其分為多個幀進行發送,也將會在各自的BAG內進行發送。所以,為了保證任意時間段使用的帶寬都是可以被確定的,必須把一個時間段合理地分配給不同的終端系統使用,規整器的輸入輸出示意圖如圖3所示。
從圖3可看出,兩個數據幀之間的長度大於BAG,那麼正常接收;當兩個數據幀之間的長度小於一個BAG,就將後一個數據幀移動到第二個BAG的起始位置。 在AFDX網路中,通過不同的AFDX網路交換機將兩個互為冗餘的幀傳遞到同一個目的端系統。只要交換機輸出埠的輸入流量大於輸出流量,就必定會產生交換延遲。因為不同的交換機的交換延遲不是確定值,所以兩個互為冗餘的幀到達目的端的時間間隔也是不確定的。設計時,將SkewMax(最大偏斜)用於AFDX的接收冗餘管理中以便對冗餘幀的接收時間進行限制。冗餘管理模塊的功能是對接收幀的有效性進行驗證,並將重復的有效幀進行消除。冗餘管理模塊的框圖如圖4所示。
1.4 發送和接收模塊
發送數據的基本過程如下:要發送數據時,將待發送數據傳輸到MAC的發送緩存中,發送緩存接收到的數據達到設定值時,數據發送模塊開始進行幀間隔計時;發送幀的前導碼;發送幀起始定界符;幀長計數、CRC校驗和計算,同時將數據按半位元組(4 b)發送給MII介面;在發送過程中,如果MAC檢測到該幀的長度小於最小幀長(64 B),則進行數據填充達到64 B為止。
AFDX發送部分的狀態機如圖6所示,發送數據主要包括等待、數據長度檢測、插入前導碼和幀起始界定符、數據發送以及CRC校驗結果狀態。系統在工作的時候,一直處於wait狀態,當需要發送數據的時候,狀態機將進入下一個狀態從而開始數據的發送。
接收為發送的反過程,首先對接收到的4位信息進行幀檢測,當檢測到前導碼和幀起始定界符的時候,則認為一幀數據接收到了,然後開始對數據幀進行解析,得到幀數據中的各類數據信息。
AFDX接收過程如下:數據通過PHY晶元解碼後進入到MAC 核,然後進入接收FIFO。當MAC接收到數據有效後,從MII介面讀入數據後檢測前導碼和幀起始定界符,當檢測到有效的幀起始定界符,就會開始對幀長進行計數。接收模塊在接收數據的過程中將已接收到的幀的`前導域,SFD域,CRC域和PAD域進行剝離。
2 基於MicroBlaze的軟體設計
2.1 設計說明
在MicroBlaze中將主要完成AFDX協議棧中UDP層和IP層的數據發送和接收部分,對數據進行封裝、解析和控制。發送部分主要完成以下幾個工作:當一個幀數據進入AFDX埠時,發送部分就開始對該幀數據進行封裝,其中UDP層將對數據添加UDP頭,包括源和目標UDP埠號。IP層將UDP層處理完的數據添加IP 包頭和乙太網頭,然後送入虛鏈路層並添加序列號。接收部分主要完成如下幾個工作:當一個幀信號通過PHY解碼送入MAC後,通過接收FIFO送入AFDX接收模塊,那麼接收過程開始。在鏈路層首先對該幀信號進行完整性檢測和冗餘管理,然後進入IP層,進行IP 校驗和檢查,然後送入UDP層,通過多路分配器後將對應的幀數據發送出去,實現數據的解封裝功能。
2.2 設計流程
基於MicroBlaze的系統設計需要分別對系統的硬體和軟體進行協同編譯。完成MicroBlaze的軟體設計之後,將MicroBlaze作為ISE工程下的一個子模塊進行調用。為了驗證程序的正確性,利用ISE調用ModelSim對其進行模擬。具體做法是在ISE工程中添加一個以MicroBlaze處理器為基礎的IP核,並編寫測試文件,為處理器的輸入信號提供激勵,輸出信號提供埠。
3 測試與驗證
兩個MAC核的模擬意義是相同的,所以針對第一個MAC核的模擬波形進行說明。mii_tx_en_0為幀使能信號,當MAC核正常工作時,有數據發送的時候該信號為1;當發送為0的時候,該信號使能為0,mii_txd_0為發送的數據。當有接收信號進入MAC核時,mii_rx_dv_0為高電平,對應的數據為接收的數據;當接收的數據發生錯誤時,mii_rx_er_0會出現高電平,如果接收到的數據沒有發生錯誤,那麼該信號為低電平。
在接收端,判斷接收數據的CRC計算結果是否為0,如果為1,則表明接收過程中有CRC校驗錯誤。CRC 校驗模塊的模擬結果如圖11所示。由圖11可以看出,對接收到的數據以及發送過來的這些數據的CRC 校驗值(d19167bc)一起計算,計算出來的校驗值為0,證明接收的數據沒有問題。
規整模塊的模擬數據如圖12所示。此處接收到的數據位1,2,3,4,…是不等間隔的,通過規整之後輸出的數據1,2,3,4是等間隔的,這個模塊的初始輸出數據是錯誤的,所以會重復輸出第一幀的數據,後面將輸出正確的數據。
主機要發送數據時,首先給MAC的發送緩存中發送數據。發送緩存接收到的數據與設定值相符時,開始進行長度檢測,檢測完成後,數據發送模塊開始進行幀間隔計時。根據幀計數器的值開始發送幀的前導碼、幀起始定界符,將4位數據發送給MII介面,最後把數據從物理層發送到網路介質上。發送模塊的模擬結果如圖13所示。
此處模擬波形的信號i_start_or_not為高電平時,AFDX 發送模塊開始工作,i_data為需要發送的數據,i_data_number為需要發送數據的個數,i_aim_address 為發送信號的目標地址,i_orig_address為發送的源地址,i_head_ip為發送信號的IP頭,i_head_udp為發送信號。當發送開始時,系統首先檢測需要發送的數據長度,如果數據長度大於64,則開始發送,如果發送數據長度小於64,那麼進行填充,補充到64為止。通過AFDX發送模塊,得到發送的幀數據o_AFDX_data以及幀信號對應的幀使能信號o_afdx_frame,完成了數據的正常發送。
接收模塊的模擬結果如圖14所示。當外部數據通過PHY解碼後進入MAC核,接收端開始進入接收狀態機,首先檢測前導碼和幀起始界定符。如果檢測正確,那麼系統進入下一個狀態。從圖14的模擬結果可以看出,當檢測完前導碼和幀起始界定符時,current_state將進入下一個狀態。然後開始接收數據,o_data就為接收到的數據。 4 結 論
本文在對航空全雙工乙太網(AFDX)協議深入研究的基礎上,介紹了一種通用信號處理平台中的一塊AFDX介面板卡,該板卡扣在相應的XMC載卡上應用於CPCI系統中。該板卡XMC傳輸速率為3.125 Gb/s,可高速傳輸RapidIO協議數據,兼容32 b PCI介面和LINK口協議。由於該板卡支持多種介面模式的背板,為各種高速板卡之間的互聯提供了平台。
基於AFDX介面板卡,採用FPGA設計了一種AFDX端系統介面功能的實現方法,該方法基於FPGA的硬體設計和基於MicroBlaze的嵌入式軟體設計,採用FPGA和PHY晶元實現End System端的AFDX介面,完成傳輸層(UDP)、網路層(IP)、鏈路層(Virtual Link)及物理層(PHY)四層協議數據傳輸,使得該介面具備實時、可靠傳輸AFDX 數據的能力。由於該網路協議比較復雜,開發設計具有一定難度。本文的設計基本實現了AFDX端系統的介面發送和接收功能,基本達到了預期目標。AFDX端系統作為AFDX網路協議的重要組成部分,為航空電子系統提供了安全可靠的數據交換服務介面,今後必會得到更加廣泛的應用。
;4. 數字信號處理怎麼復習,感覺好難
數字信號處理復習方法是理解掌握基本概念和基本方法,以復習要點為線索,結合教材內容,對知識進行作適當展開。
數字信號處理復習要點:
數字信號處理主要包括如下幾個部分
1、 離散時間信號與系統的基本理論,信號的頻譜分析。
2、 離散傅立葉變換,快速傅立葉變換。
3、 數字濾波器的設計
一、離散時間信號與系統的基本理論、信號的頻譜分析
1、離散時間信號:
1)離散時間信號,時間是離散變數的信號,即獨立變數時間被量化了。信號的幅值可以是連續數值,也可以是離散數值。
2) 數字信號,時間和幅值都離散化的信號。
(本課程主要講解的實際上是離散時間信號的處理)
3) 離散時間信號可用序列來描述。
4)襪蘆迅 序列的卷積和(線性卷積)。
5)幾種常用序列
a)單位抽樣序列(也稱單位沖激序列) 。
b)單位階躍序列 。
c)矩形序列。
d)實指數序列。
6) 序列的周期性
所有 存在一個最小的正整數 ,滿足: ,則稱序列 是周期序列。(注意:按此定義,模擬信號是周期信號,採用後的離散信號未必是周期的)
7)時域抽樣定理:一個限帶模擬信號 ,若其頻譜的最高頻率為 ,對它進行等間隔抽樣而得 ,抽樣周期為T,或抽樣頻率 ;只有在抽樣頻率 時,才可由 准確恢復 。
2、離散時間信號的頻域表示(信號的傅立葉變換)
周期性所有 存在一個最小的正整數 ,滿足: ,則稱序列 是周期序列 。(注意:按此定義,模擬信號是周期信號,採用後告此的離散信號未必是周期的)
7)時域抽樣定理:一個限帶模擬信號 ,若其頻譜的最高頻率為 ,對它進行等間隔抽樣而得 ,抽樣周期為T,或抽樣頻率為 ;只有在抽樣頻率 時,才可由 准確恢復 。
2、離散時間信號的頻域表示(信號的傅立葉變換)
3、序列的Z變換
1) Z變換與傅立葉變換的關系,
2) Z變換的收斂域。收斂區域要依據序列的性質而定。同時,也只有Z變換的收斂區域確定之後,才能由Z變換唯一地確定序列。
3)有限長序列: ,
右序列: ,|Z|>Rx-
左序列: ,(|z|<Rx+,N2>0時:0≤|Z|< Rx+;N2≤0時: 0<|Z|< Rx+)
雙邊嘩手序列: ,常用序列的Z變換:x,C:收斂域內繞原點逆時針的一條閉合曲線。
1) 留數定理。
2) 留數輔助定理。
3) 利用部分分式展開: 然後利用定義域及常用序列的Z變換求解。
5. 美國安捷倫科技公司的安捷倫科技公司歷史
1930s 1934年剛從斯坦福大學電子工程專業畢業的戴維.帕卡德 (Dave Packard) 和比爾.休利特(Bill Hewlett) 去科羅拉多山脈進行了一次為期兩周的垂釣野營旅行。兩人發現彼此對許多事情的看法非常一致,因而結為摯友。此後,比爾到斯坦福大學和麻省理工學院繼續深造,戴維則在通用電氣公司找到一份工作。在斯坦福大學教授及導師 Fred Terman 的鼓勵下,二人決定成立一家公司並自己經營。
1938年
帕卡德夫婦遷入加州 Palo Alto 市艾迪生大街367號。比爾就在這棟房子後面租下一間小屋。比爾和戴維以538美元作為初期資本,並利用業余時間在 車庫 里開始了創業歷程。 比爾.休利特利用其負反饋研究課題研製成功惠普的首項產品,阻容聲頻振盪器(型號為 HP 200A),這是一種用於測試音響設備的電子儀器。該振盪器把一個白熾燈泡置入電路中,以提供可變電阻,這是振盪器設計上的一項突破。利用反饋原理,惠普又相繼推出另外幾項早期產品,如諧波波形分析儀及多種失真分析儀。 華特迪斯尼公司訂購8台振盪器 (HP 200B),用於製作經典電影《幻想曲》(Fantasia)。 1939年
兩人於1939年元旦成立合夥公司,並以投硬幣來決定公司名稱。 華特迪斯尼公司利用 HP 200B 型聲頻振盪器測試製作電影《幻想曲》所使用的音響設備。 1940s 公司的測試與測量產品在工程界和科學界大受歡迎。第二次世界大戰的爆發,使美國政府的電子儀器訂單象雪片一樣飛來。惠普公司推出了許多新產品,並建造了首座公司大樓。
1940年
公司的生產車間從車庫遷到PaloAlto市PageMill路和ElCamino區的一座租賃來的大樓。 公司向員工發放第一筆獎金,5美元的聖誕獎金。後來節日獎金變為生產獎金,再後來演變為全公司范圍的利潤分紅計劃。 凈營業收入:34,000美元;員工人數:3人;產品種類:8種。 1942年
建造了首座自己的大樓(紅木大廈),位於加州PaloAlto市PageMill路395號,它集辦公室、實驗室及工廠於一體,面積10,000平方英尺。比爾和戴維把大樓設計成不設隔牆的格局,以便空間更具靈活性。 戴維設計了一個電壓計,該產品提供了前所未有的可靠性,但價格卻極低廉。 1943年
惠普為海軍研究實驗室開發了信號發生器及雷達干擾設備,從而進入微波科技領域。在第二次世界大戰期間開發的成套系列微波測試產品,使惠普成為信號發生器領域公認的佼佼者。 1950s 惠普制定了公司目標,這一目標後來成為其獨特管理哲學的基礎,惠普也著手朝全球化方向發展。
高速頻率計數器(HP524A)的推出,大大縮短了測量高頻所需的時間(從原來的10分鍾左右降至1~2秒)。在技術應用方面,廣播電台使用HP524A可精確設定發射頻率(例如調頻104.7兆赫),從而符合當局(FCC)關於電波頻率穩定性的規定要求。
明確制定公司發展目標,這一目標成為公司後來的管理模式,即廣為人知的惠普之道(HPWay)奠定了基礎。
1950年
微波測量儀器領域的幾項重大技術進步使測量結果更加全面,並顯著提高了測量精確性。 凈營業收入:550萬美元;員工人數:215人。 1957年
1957年11月6日,公司股票首次上市。 1958年
凈營業收入:3,000萬美元;員工人數:1,778人;產品種類:373種吵御。 1959年
走出加州,在瑞士日內瓦設立了歐洲市場營銷機構,並在西德的Boeblingen建立了第一家海外製造廠。 1960s 惠普在測試與測量市場領域保持穩健增長,並開始涉足其他相關領域,如電子醫療儀器和分析儀器等。惠普公司開始被視為一家積極進取、管理有方的公司和理想的工作地點。
1960年
新示波器的設計首次使用新采樣技術,以觀測廣泛用於電腦科技的快速數字化波形。 在科羅拉多州的Loveland開設美國國內的第二間製造廠。 1961年
通過收購馬薩諸塞州Waltham市的Sanborn公司,進入醫學領域。 在紐約股市和太平洋股票交易所上市,股票交易代號為HWP。 1962年
惠普首次進入財富(Fortune) 雜志評選的美國企業500強,列第460位。 1963年
與日本橫河(Yokogawa)電氣公司在東京組建首家合資公司:橫河惠普公司。 生產首個能按預設精確頻率產生電戚碰頃信號的合成信號發生器高陸,是對測量自動化的一大貢獻。 1964年
惠普歡慶成立25周年。 戴維.帕卡德獲選董事會主席,比爾.休利特當選總裁。 推出高精確度的HP5060A銫射束時間標准儀。 推出的微波頻譜分析儀是首個能對一組頻帶的個別信號進行直接讀數和校準分析的測量儀器。 1965年
惠普收購F&M科技公司,從而躋身於分析儀器領域。 凈營業收入:1億6,500萬美元;員工人數:9,000人。 1966年
公司的中心研究機構惠普實驗室成立,它是世界領先的電子研究中心。 公司推出第一台電腦產品(HP2116A),它用作測試與測量儀器的控制器。 首個全固態部件振盪器問世,體積小,重量輕,並帶有大顯示屏,便於實驗室和生產領域使用。 1967年
Boeblingen,惠普設在德國的分公司推出非接觸式胎心監測儀,用於測定胎兒在分娩時的狀況。 Boeblingen分廠還首先推出彈性工作制的概念,這一作法已在世界各地的惠普分廠廣泛採用。 惠普的工程師帶著開發的原子鍾飛赴全球18個國家,為當地校準國際標准時間。銫射束時間標准最終成為校對國際時間的標准。 1969年
戴維.帕卡德出任美國國防部副部長(任期從1961年到1971年)。 首台用於色譜分離法的自動樣本注入器能讓分析樣本時,整個系統不受影響。 1970s 惠普繼續發揚其銳意創新的傳統。到70年代末,公司的盈利與員工人數均取得大幅增長,比爾和戴維將公司的日常經營管理交給約翰.楊(John Young)。
1970年
推出全自動微波網路分析儀,它是設計和製造微波系統不可或缺的工具。 凈營業收入:3億6,500萬美元;員工人數:16,000人。 1971年
利用激光技術生產出可測量百萬分之一英寸長度的激光干擾儀。惠普激光干擾儀目前仍是製造微處理器晶元時首選儀器。惠普也利用類似的科技開發出一種激光儀器----第一個電子勘測工具。 1973年
推出首個由微處理器控制的化學分析系統,操作簡單,分析結果也顯著改善。 邏輯分析儀成為快速成長的數字電子領域工程師的首選工具。 1975年
惠普開發的標准介面簡化了儀器系統。電子行業採用惠普的介面匯流排HP-IB作為國際介面標准,從而使多台儀器能方便地與電腦連接。HP-IB介面匯流排和惠普編程語言使現成的儀器構成測試系統成為可能。 1977年
約翰.楊出任惠普公司總裁(1978年出任首席執行官)。 1978年
工程師開發出一種新計算機語言,稱作ECG標准語言(ECL)。作為最早的人工智慧系統之一,它使惠普計算機系統能夠象醫生那樣分析心電圖。 1979年
推出第一個集成微處理器開發系統,集軟體與硬體工程師所需的所有工具於一體。 惠普開發的石英毛細柱簡化了化學分析過程,使之可以分析更多種化合物。 新推出的用於化學分析的二極體陣列檢測器能迅速地同時測量多波長光線。 1980s 在這個日益全球化和經濟飛速變化的年代,電腦科技對所有產品領域的巨大影響不僅提高了產品性能,降低了生產成本,也徹底改變了整個生產流程與組織結構。
1980年
推出64波道心電超聲波監測儀,運作快速可以顯出實時的心搏圖像。 凈營業收入:30億美元;員工人數:57,000人。 1982年
信號數據網路是首個能快速傳遞數據、使一個終端可以同時監測24個醫院病床的網路。 1985年
世界首台以微處理器為基礎的網路分析儀讓使用者能以接近實時的速度和經過前所未聞的頻率范圍進行快速方便的幅度和相位測量。 凈營業收入:65億美元;員工人數:85,000人。 1987年
比爾.休利特退休並辭去董事會副主席職務。 Walter Hewlett(比爾之子)和David Woodley Packard(戴維之子)當選為公司董事。 1988年
數字式萬用表集高頻、高精確度、和高解析度電壓測量儀一體。 開發出能測量太赫茲的傳輸頻帶寬度的分析儀,用於光電通訊領域。 1989年
惠普歡慶成立50周年。 惠普推出的新型原子輻射檢測儀是首台能以氣相色譜法檢測除了氦以外的所有元素的檢測儀。 推出測試與測量系統語言(TMSL)解決了必須通過寫軟體的方式在測試系統中的不同儀器間傳遞信息的難題。TMSL開辟了一個新的工業信息傳送標准。 1990s 隨著以網路為基礎的信息與應用逐漸普及,變化的速度顯著加快,競爭更趨激烈,產品從實驗室到投放市場的周期大大縮短了。
1990年
惠普公司以其新研製的超臨界液體提取器進入試樣准備領域。 凈營業收入:132億美元;員工人數:9萬1,500人。 1991年
收購Advantek公司拓寬了公司在全球通訊市場的元器件供給。 HP SONOS 1500 型回波心力記錄儀允許醫生通過超聲波處理方法對患者進行即時的非接觸式的心電圖定量分析。 1992年
推出新的原子鍾,是世界上最精確的商業用計時裝置。 公司的測試裝置可產生和檢測每秒25億數據比特的數據流,讓電信製造商能檢驗信息傳送設備的性能。 公司推出首個蛋白質排序系統,該設備可以完全自動地分析蛋白質和縮氨酸。 光譜分析儀被證明是迅速成長的光通訊領域的一項重要產品。 推出新型組件式示波器,用於高速數字電子產品的設計領域。 HP SONOS 1500增強型心臟多孔成像系統是首個可自動測量心臟的噴射判斷(評估心臟是否健康的一項重要指標)的產品。 推出黃色和桔紅色LED發光二極體,並將LED發光二極體的應用擴大到汽車、交通控制信號和移動信息儀錶板。 劉易斯.普萊特當選惠普公司總裁及首席執行官。 1993年
AcceSS7網路監測系統允許電信客戶從一個中央地點監測SS7網路的所有元素,這大大提高了通訊網路的效率。 HP 3D 表面張力電泳分析系統為生物科學家提供了領先的分離能力。 推出 HP 83000 系統,惠普憑此打入數字式集成電路產品測試市場。 1994年
營業收入達到250億美元。 推出世界最亮的LED燈(發光二極體)。集高亮度、可靠性和低耗電等優點於一身,它在許多應用領域替代了白熾燈。 在中國與上海分析儀器廠建立合資公司。 公司進入脫氧核糖核酸分析領域,以發展可用於葯物研究和衛生保健業的系統與產品。 公司以首台可裝設在半敞開環境下的感應式耦合等離子質譜測量儀(ICP-MS)進入無機產品市場領域。此前,化學家必須依賴通常裝置在特殊實驗室並由專人操作的大型系統。新系統將感應式耦合等離子質譜測量儀帶入了日常實驗環境中。 寬頻系列測試系統崛起成為行業標准。它是首台測試自動櫃員機和ISDN網路的系統,它首次將復雜的ISDN網路各個層面的測試結果集中在一起,幫助業者證明了這些新科技可以構成能傳送聲音、數據、圖像和視像的信息高速公路的基礎。 首次將脈沖式測氧化儀器置入纖維分離機中,SpO2提供了持續的非接觸式評估患者血液中的氧氣水平,從而改善了治療師在測量心跳時決定是否進一步作心臟控制治療措施的能力。 1995年
惠普利用數十年的石英技術和銫時間標準的經驗,開發出同步時鍾系統,使網路在提供聲音、數據、和視像通訊的新數字式服務時能提供更高水平的精確度和可靠性。 推出業界的首台低成本、高速度的小型紅外線收發機,使在廣泛范圍的攜帶型計算應用設施,如電話、電腦、列印機、現款記錄機、自動櫃員機數字式相機之間,進行無線式點與射數據交換成為可能。 HP 6890型系列氣體色譜測定系統提供了高水平的性能和簡單的按鍵式控制,放寬了管理上的要求,並為下一代高性能氣體色譜測定法的出現提供了機會。 第二代原子輻射檢測儀可以在一萬億分之一的水平上測量大多數元素,也是以氣體色譜法進行測量的唯一商業化原子輻射檢測系統。 寬頻服務分析儀是一種設置寬頻網路的新攜帶型工具。它代表了在便於使用方面的突破,分析儀可以只需按鍵就能對網路質量進行各種復雜的測試,也方便了復雜的自動櫃員機科技的使用。 為了開發開放式醫療保健設施多方共同使用的概念,惠普組織了Andover工作小組,專門定義、發展和執行標準的解決方案,並與醫療保健企業分享所得的信息。 1996年
惠普公司的聯合創建人戴維.帕卡德於3月26日逝世。 推出1100系列的液相色譜大規模選擇檢測儀,HP 1100檢測儀是設計用於幫助化學家加快產品發展周期(如新葯的推出)和改善分析結果的質量。 惠普開發的用於有線和無線的高速數字式網路的網路時間同步設備解決了許多通過電話線傳遞數據和圖像時面對的問題,如傳真機線路掉線和數據機斷線等。 1997年
收購了Heartstream,inc和 Heartstream Forerunner,書本大小的全自動外接式纖維分離機使經過培訓的用戶,如機艙人員、警察和醫療搶救小組能對突發性心臟病人作出迅速有效的反應。 第一代單晶元實驗室(lab-on-a-chip)科技集合了大量的化學操作在一個晶元上,加快了化學分析的速度,也大幅降低了成本,並使大家可以分享有關數字化信息。 基因序列掃描儀:可辨別微晶元表面上的上千種脫氧核糖核酸變異,並大大縮短了分析時間。 LumiLeds Lighting,與菲利普公司結成的合資公司,開發了一組用於交通燈業的革新信號元器件。 凈營業收入:429億美元;員工人數:121,900人。 1998年
革新的 HP 3070 系列電路板測試系統讓製造商能更快更有效地測試印刷電路板。 The HP 95000 HSM 型高速存儲測試系統可用於對隨機存取動態存儲晶元的大量生產性測試。這些系統晶元在 800MHz 狀態下操作,並為存儲晶元製造商提供了最小的佔用空間、最低測試成本和最低風險的測試方案。 數據業務測試儀(ServiceAdvisor),一個向服務裝置商提供的低成本、易於使用的筆記本(tablet)式測試平台,它接受各種可用於自動櫃員機信息傳送等電信測試服務的可互換標准件。 HP E6432A,一種新型VXI微波合成器,可用於各種自動測試,包括現場測試、航空電子設備、通訊系統和其他製造業測試。 The TestBook Wireless是一種綜合的錯誤探測解決方案,它方便了在現場或控制室的技師集中統一檢測錯誤方式和客戶服務信息,進而增加技師的生產力並減少客戶的修理成本。 單晶元實驗室(lab-on-a-chip)科技系統研究取得進展,新系統可以在一片晶元上進行量的化學操作,加快了化學分析速度並顯著降低了成本。 1999年
惠普宣布戰略性重組計劃,建立一家獨立的測量公司和一家計算與圖像公司,前者由元器件、測試與測量、化學分析、和醫療儀器業務部門組成,後者包括惠普所有的計算、列印和圖像業務。 在加州 San Jose 舉行的具歷史性的品牌形象發布會上,惠普宣布以安捷倫科技有限公司作為新測量公司的名稱。 首次股票上市交易:1999年11月18日,安捷倫在紐約股票交易所掛牌上市,交易代碼為「A」。 2000s 2000年
2000年6月2日,惠普把其擁有的安捷倫股份分配給惠普股東,安捷倫科技完全獨立。 安捷倫光子交換平台問世,加速了全光學網路的發展。 凈營業收入:108億美元;員工人數:47,000。 2001年
惠普創始人William R. Hewlett於1月12日與世長辭。 通過收購Objective系統集成公司(OSI),安捷倫能夠為提供3G無線通信、光通信、寬頻IP和分組語音網路和服務的服務供應商提供完整的解決方案。 飛利浦收購安捷倫科技醫療產品事業部。 2002年
安捷倫首次入選《財富》雜志美國500強公司,排名第212位。 總裁兼首席執行官Ned Barnholt出任董事長。 安捷倫收購RedSwitch,在安捷倫產品系列中增加了InfiniBand和RapidIO 安捷倫在世界各地發售的光學滑鼠感測器已經超過1億個。 凈收入:60億美元;員工人數:36,000人。 2003年
公司首次將3萬多個人類基因點在一張晶元上,這些產品已經在很多基因客戶中得到正面的驗證 安捷倫為具有拍照功能的行動電話推出微型像機模塊。 安捷倫銷售的光學滑鼠感測器數量突破2億只,銷售的FBAR雙工器數量突破2000萬部。 凈收入:61億美元; 員工:29,000人 2004年
安捷倫的 Visual Engineering Environment (VEE) Pro 系統開發軟體為」火星探測漫遊者」號車內的通信設備提供了測試界面。 通過與可轉譯基因組研究協會協作,安捷倫開發出了「比較基因組雜交」,這一突破性的應用,有助於識別和查找致癌的基因變異。 安捷倫收購了 Silicon Genetics,這是一家一流的生命科學探索軟體解決方案提供商。Silicon Genetics 基因組數據分析和管理工具的加入使安捷倫成為生命科學信息學市場中的領袖。 凈收入:72 億美元;雇員人數:28,000。 2005年
安捷倫主席、總裁兼 CEO Ned Barnholt 退休,William P. (Bill) Sullivan 繼任總裁兼 CEO。 安捷倫與成都前鋒電子電器集團股份有限公司合資,為中國市場開發和生產測試設備。 安捷倫成立安捷倫科技(中國)投資有限公司,總部設在上海,以整合其在中國的實體。 2006年
質譜技術測試儀的主要優勢不僅促進了應用層面的增加,而且還提升了性能優勢。 橫河分析系統 (Yokogawa Analytical Systems) 現為安捷倫科技的一家全資子公司。 安捷倫引進 E4898A 比特誤碼率測試儀 (BERT),這是業界第一個運行速度達到 100 Gb/秒的設備。 安捷倫引進了 MXA 信號分析平台,這是業界速度最快的信號分析儀之一,也是准確度最高的中檔分析儀之一。
6. 抖動測量的幾種方法
抖動是應該呈現的數字信號沿與實際存在沿之間的差。時鍾抖動可導致電和光數據流中的偏差位,引起誤碼。測量時鍾抖動和數據信號就可揭示誤碼源。
測量和分析抖動可藉助三種儀器:
誤碼率(BER)測試儀,抖動分析儀和示波器(數字示波器和取樣示波器)。
選用哪種儀器取決於應用,即電或光、數據通信以及位率。因為抖動是誤碼的主要原因,所以,首先需要測量的是BER。若網路、網路元件、子系統或IC的BER超過可接受的限制,則必須找到誤差源。
大多數工程技術人員希望用儀器組合來跟蹤抖動問題,先用BER測試儀、然後用抖動分析儀或示波器來隔離誤差源。
BER測試儀製造商需要測量其產品的BER,以保證產品符合電信標准。當需要表徵數據通信元件和系統時,BER測試對於測試高速串列數據通信設備也是主要的。
BER測試儀發送一個稱之為偽隨機位序列(PRBS)的預定義數據流到被測系統或器件。然後,取樣接收數據流中的每一位,並對照所希望的PRBS圖形檢查輸入位。因此,BER測試儀可以進行嚴格的BER測量,有些是抖動分析儀或示波器不可能做到的。
盡管BER測試儀可進行精確的BER測量,但是,對於10-12BER(每1012位為1位誤差)精度的網路或器件測試需數小時。為了把測試時間從數小時縮短為幾分鍾,BER測試儀採用「BERT sCAN」技術,此技術用統計技術來預測BER。
可以編程BER測試儀在位時間(稱之為「單位間隔」或「UI」)的任何點取樣輸入位。「澡盆」曲線表示BER是取樣位置的函數。若BER測試儀檢測位周期(0.5UI)中心的位,則抖動引起位誤差的概率是小的。若BER測試儀檢測位於靠近眼相交點上的位,則將增大獲得抖動引起位誤差的似然性。
抖動分析儀BER測試儀不能提供有關抖動持性或抖動源的足夠信息。抖動分析儀(往往稱之為定時時間分析儀或信號完整性分析儀)可以測量任何時鍾信號的抖動,並提供故障診斷抖動的信息。抖動分析儀也用抖動特性來預測BER,其所用時間比BER測試儀小很多。數握
抖動測試儀對於測試高速數據通信匯流排(如光纖通信,SerialATA, Infiniband, Rapidio,每個通道的數據率高達3.125Gbits/s)用的器件是有用的。因為抖動分析儀在幾秒內可預測BER,所以,對於生產線測試是有用的,很多ATE製造商根據用戶要求,把抖動測試儀安置在測試系統中。
抖動分析儀檢測信號沿並測量沿逗凱之間的時間。在採集定時數據之後,抖動分析儀執行演算法,產生直方圖、頻率曲線、數據的其他直觀圖像。這些圖像展示干擾信號的線索。靠執行直方圖和頻率曲線的計算,抖動分析儀把整個抖動分離為隨機抖動和確定性抖動。
比如一種確定性抖動,它具有一個特殊源。一個干擾信號相位調制基準信號來產生測量信號中的抖動。抖動分析儀可以計算呈現在抖動中的頻率(相位1-4)。一旦知道抖動頻率,就可隔離抖動源並減輕抖動影響。若干擾信號的頻率對應於其他時鍾頻率,則用增加EMI屏蔽或其他方法把源隔離就可解決問題。
混合儀器最近,某些測試設備製造商已開發出混合儀器。傳統的BER測試儀只給出位誤差,現在BER測試儀執行某些抖動分析,甚至有的還包含取樣示波器。現在抖動分析儀也包含取樣示波器,如Warecrest SIA-3000。這些取樣示波器可觀察眼圖,但它們沒有專用取樣示波器那樣的帶寬。現在混合儀器的示波器帶寬最高為6GHz。實時和等效時間取樣示波器現在提供測量抖動和計算BER的軟體。
示波器兩類示波器證明對於抖動測試和分析是有用的。為了測試通信速度達3.125Gbits/s(在銅線上傳輸數據,這可能是最高速度)的器件、纜線、子系統或系統,可以用實時取樣示波器。它們類似於抖動分析儀,可以測量任何時鍾信號的抖動。
為了測量光信號,如OC-192和10Gigabit Ethernet(9.952Gbits/s)或OC-768(39.808Gbits/s),就需要50GHz~75GHz帶寬的取樣示皮器(如Agilent數字通信分析儀或Tek通信信號分析儀)。也可在電數據信號中用這些示波器。
寬頻示波器對於測試當今所用的最高位率的抖動是有用的。因為它們的低取樣率(150ksamples/s或更低),所以,它們需要重復信號(如PRBS)來建立眼圖,它們從眼山畢喚圖可建立抖動直方圖。
示波器製造商在其示波器上提供抖動分析軟體。
定時誤差圖是數據流的有效瞬時相點陣圖。它示出抖動包含周期成分。定時誤差圖的快速傅里葉變換(第3個圖線)定標為1MHz/div,顯示抖動的頻率。此頻率可對應於開關電源的時鍾頻率或來自系統數據纜線中的交擾。
眼圖交叉點的直方圖顯示分布有2個峰。雙峰表明確定性抖動,它來自外部干擾(如開關電源)。另一處抖動——隨機抖動遵從高斯分析,不能確定它們的源。