LWL-Modultest Avago

 

Im Folgenden werden die Avago Module näher untersucht. Zum einen wird die maximale Baudrate ermittelt (gefordert 1MBaud, max. 5MBaud, begrenzt durch STM32) und zum anderen wird mit einem Oszilloskop und VEE eine Übertragung mit Rauschen am Sendereingang untersucht.

Sender und Empfänger AFBR-1629Z/AFBR-2529Z:

Wie im Stand der Technik beschrieben, sollen für den E-Volo die Sender und Empfänger von Avago verwendet werden. Vorteil dieser Baugruppen ist das sie direkt mit 3,3V oder 5V betrieben werden kann. Im Gegensatz zu dem Modul RM9004 wird keine Transitorschaltung verwendet, die die max. Baudrate reduziert. Laut Datenblatt ist mit diesen Avago Modulen eine Baudrate von 50MBd möglich (120m).

Der Stromverbrauch des Sendemoduls beträgt typischer Weise 21mA, und der des Empfängermoduls 20mA.

Quelle: www.avagotech.com

Im Datenblatt wird diese Beschaltung der Sender- und Empfänger-Module empfohlen, jedoch haben wir komplett auf die Verschaltung verzichtet.

Im Folgenden wurden die maximale Baudrate der Module AVAGO untersucht. Diese Module wurden vom Team E-volo ausgewählt. Es wird eine Datenübertragung von 1MBaud gefordert.

1) Testmessung mit Signalgenerator

Als ersten Test der Lichtwellenleiter mit den Modulen AVAGO wurde die maximale Datenübertragungsrate ermittelt. Im Test wurde die Datenrate nach und nach erhört. Laut Hersteller ist die maximal zu übertragende Datenrate 50MBaud. Für den Test wurde das Programm VEE-Pro, Agilent-Intui-Waveform, ein Oszilloskop und ein Signalgenerator verwendet.

Testaufbau:

Mithilfe des Programms "Agilent-Intui-Waveform" wurde ein Rechtecksignal erzeugt und auf den Signalgenerator übertragen. VEE-Pro diehnte zum Festhalten der Messwerte über das Oszilloskop. Das Oszilloskop ist dabei mit dem Programm VEE-Pro gekoppelt. Mit dem Oszilloskop wurde das Signal vom Signalgenerator und vom Empfängermodul gemessen.

 
Abb.1 VEE-Pro- Aufbau zur Messwerterfassung

Vorab wurde die min. Versorgungsspannung der Module überprüft. In Abb.2 ist zu erkennen, dass 3V für das Empfänger-Modul nicht ausreichend sind und kein Signal ankommt. Somit wurde im weiteren Testvorgang die Versorgungsspannung auf 5V erhöht.

Abb.2: Sender und Empfänger mit 3V-Versorgung, 1kHz

Abb.3 Messaufbau

In Abb.4 ist zu erkennen, dass das gesendete Signal (hellblau) fehlerfrei vom LWL übertragen wird (rot). Die Schwelle für das korrekte Empfangen des Signals liegt bei 3.5V, allerdings wurde für die weiteren Test 5V für Sender und Empfänger verwendet. Die Spannung für 5V wird für die Module empfohlen.

Abb.4: Sender mit 3V- und Empfänger mit 5V-Versorgungsspannung, 1kHz

In Abb.5 ist ein Überschwingen zu erkennen, dennoch wird das Signal korrekt übermittelt wird.

Abb.5: Sender mit 5V-Versorgung und Empfänger mit 5V-Versorgungsspannung, 1MHz

Mit einer Frequenz von 3MHz wird das Signal vom Empfänger ebenfalls richtig erkannt. Zu erkennen ist, dass der Signalgenerator das Rechtecksignal nicht mehr richtig darstellen kann und so langsam in seinen Grenzbereich gelangt. (siehe Abb.6)

Abb.6: Sender mit 5V-Versorgung und Empfänger mit 5V-Versorgungsspannung, 3MHz

Das Signal wird bei 5MHz noch vom Empfänger erkannt. Die Schwingungen des empfangene Signals werden deutlicher und die Signalverzögerung ist zu erkennen.

Abb.7. Sender mit 5V-Versorgung und Empfänger mit 5V-Versorgungsspannung, 5MHz

In Abb.8 wird deutlich, dass der Signalgenerator in seinen Grenzbereich kommt und das Recheck nicht mehr richtig darstellen kann. Das Empfänger-Modul erkennt das Signal dennoch.

Abb.8: Sender mit 5V-Versorgung und Empfänger mit 5V-Versorgungsspannung, 10MHz

Die Testergebnisse zeigen, dass das Modul bei einer Versorgungsspannung von 5V fehlerfrei funktioniert. Allerdings stößt das Messequipment bei den Messungen an ihre Grenzen und somit wird ein zweiter Test mit ARM-Prozessoren durchgeführt.

2) Testmessung mit ARM-Prozessor

Als zweiter Test der Lichtwellenleiter mit den AVAGO-Modulen wurde mithilfe der Chatfunktion die Datenrate am ARM-Prozessor getestet. Die maximale Baudrate von USART beträgt 5250000Baud. Wie im ersten Versuch zu sehen, dass eine Datenübertragung ohneweiteres möglich ist. Dennoch wird im Test mit der Schnittstelle USART2 die Baudrate nach und nach erhöht.

Testaufbau:

 
Abb.9: Testaufbau

2a) Test mit dem Programm "LWL_Chat"

Mithilfe des Programms "LWL_Chat" wurde das Zeichen "A" von einem PC über die ARM-Prozessoren und einen LWL zum zweiten PC übertragen. Mit einem Oszilloskops wurden das Signal am Pin PA2 (Tx - Senden) am 1.ARM-Prozessor und Pin PA3 (Rx - Empfangen) am 2.ARM-Prozessors aufgezeichnet.

Abb.10: Oberfläche - LWL_Chat

Es wurde eine Versuchsreihe mit 115200 Baud, 250000 Baud, 0.5 MBaud, 1MBaud und 5MBaud aufgestellt.

In Abb.11 ist zu erkennen, dass das gesendete Signal (dunkelblau) fehlerfrei von dem LWL übertragen wird (hellblau).

Abb.11: 115200 Baud

In Abb.12 ist keine Verschlechterung des Signals zu erkennen. Die Signale bei einer Datenübertragungsrate kleiner 1MBaud werden ohne Überschwingen detektiert. (Abb.12 - Abb.14)

Abb.12: 250000 Baud

Abb.13: 0.5 MBaud

Abb.14: 1 MBaud

Mit einer Übertragungsrate von 5 MBaud kommt am PC2 (Empfänger) das Signal an.

Abb.15: 5 MBaud

2b) Test mit dem Programm "LWL_Test"

Mit maximaler Datenübertragungsrate (5MBaud) wurde das Programm "LWL_Test" ausgeführt. Das Programm ermittelt die Fehler, welche bei einer Datenübertragung von einer Millionen Signalen auftreten. Es wurde kein einziger Fehler während unserem Test erzielt.

Abb.16: Mehrere Testdurchläufe ergaben kein Fehler

Schlussfolgerung:

Der Test ergibt das eine Signalübertragung mit 5MBaud kein Problem darstellt und die Anforderungen mit den Modulen von AVAGO eingehalten werden.

 

Quellen:

Bild: http://www.avagotech.com/docs/AV02-3407EN