测试与测量设备

固网、无线、光纤和电信市场领域的通信测试和监控设备包括了各种产品。这些产品有网络/协议分析器、频谱分析器、误码率测试仪 (BERT)、互联网协议承载语音 (VoIP) 测试仪、SONET/SDH 测试仪等等。

设计通信测试产品面临三方面的挑战：

1. 支持多种不同的标准（如 PCI Express* [PCIe-gen3 和 PCIe-gen4*] 和万兆位以太网 (10GbE)）的需求，远远领先于设备制造商
   
2. 需要持续升级产品，以便产品支持新兴标准、新特性和新功能，
3. 通过集成高性能来减少电路板数量的需求
   

因此，设计人员需要可编程解决方案以便能够灵活更新测试仪设备并延长使用寿命。可编程性既是商业需求也是设计需求，可使 FPGA 成为这些应用的理想解决方案。

下图说明了英特尔® FPGA 和英特尔® FPGA 知识产权 (IP) 功能在多端口网络/协议分析仪中的使用。典型的测试仪线路卡上有三种关键功能模块：生成器、成帧器/介质访问控制 (MAC)，以及分析器。码型发生器产生测试码型，发送至成帧器，形成帧结构，然后加载至待测器件 (DUT)。数据从 DUT 返回后，成帧器将数据发送给分析器，进行误码率 (BER) 测试，完成直方图以及其他各种测试过程。

关键系统架构变量

• 每个线路卡的端口数量
• 功耗（每块电路板的总功耗：最大 50 – 60W）
• 支持各种网络协议的多端口（以太网、GbE、光纤等）
• 软件/硬件分区（第 1 – 7 层）

多端口网络/协议分析器

解决方案

英特尔 Stratix-10 的富功能架构为通信测试设备生产需求提供了出色的解决方案。这些可编程设备系列为系统设计人员带来的灵活性、性能、集成功能以及设计资源，这是其他任何设备解决方案所无法提供的。这些设备结合英特尔丰富的 IP 内核，为设计人员提供业界领先的开发解决方案，支持开发下一代通信测试设备。

英特尔 Stratix-10 系列 FPGA 采用高性能架构，可加速基于模块的设计，从而实现最佳系统性能。英特尔 Stratix-10 器件包括高达 2.75M 等效逻辑元件 (LE)、高达 229 Mb 的嵌入式内存、高性能、可变精度数字信号处理 (DSP) 模块（具有高达 11,520 18x19 高性能倍增器）以及适用于最常用接口标准的灵活 I/O。产品系列包括 SX、GX、TX、MX，功能集和性能选项多种多样，可实现满足下一代需求的最佳解决方案。Stratix-10MX 系列集成了 3.25GB 至 16GB 的高带宽内存 (HBM)，可提供高达 512GB/秒 的吞吐量，同时显著减小整体解决方案的尺寸，并通过行业领先的集成提高可靠性。Stratix-10SX 器件包含集成的 64 位 ARM Cortex-A53 APU 复杂和完整的软件支持和软件（GPOS 和 RTOS）开发加速工具。

英特尔 Stratix-10 系列器件还包括收发器数据速率高达 58 Gbps 的生产器件（可在 PAM4 和 NRZ 操作之间无缝切换），以及多达 144 个全双工收发器通道，其精度满足 PCIe 1.1、2.0 和 3.0 等多个串行协议的要求。（请发送电子邮件或致电咨询最新的外围器件互连解决方案，包括 PCI Express* Gen4 x16。）部分系列型号包括了集成收发器，可提供解决方案支持通信测试仪产品高效降低成本和增加主板空间。英特尔 Stratix-10 器件包括输入和输出数据处理功能（如组帧、BER 测试和时钟信号同步）所需的嵌入式内存和 LE 资源。Stratix-10 器件还包括 100 千兆位以太网 MAC 和各种 FEC 解决方案。

英特尔 Arria-10® FPGA 系列包括独特的创新，比如嵌入式双核 ARM* Cortex*-A9 MPCore® 处理器。这种硬处理器系统 (HPS) 包括一组丰富的强化外围器件，以及高性能和安全的子系统。Arria-10 系列提供多达 78 个全双工收发器（数据速率高达 25.78 Gbps 芯片到芯片、12.5 Gbps 背板）、多达 1,150K 个等效逻辑元件 (Le)、强化内存接口以及一个功率已优化的核心架构，后者包括重新设计的自适应逻辑模块 (ALM)、可变精度 DSP 块、分布式内存块和分段式时钟综合锁相环路 (PLL)。

低成本英特尔® Cyclone® FPGA 非常适合要求每端口价格较低的应用。Cyclone® 设备能够与英特尔 IP 核一起使用，例如 10/100 以太网 MAC 控制器内核等，从而缩短了设计时间。Nios® II 嵌入式处理器可用于执行系统内的一些控制功能。将各种独立设备集成至单台英特尔® Cyclone® 设备，可减少主板上独立组件的数量、降低设计成本，和缩短设计时间。Cyclone® 设备有非常高效的设备架构，满足了低成本通信测试产品的性能和价格要求。低成本 Cyclone® 设备与英特尔 IP 核组合，可缩短开发周期，进而加快产品上市速度和显著节省成本。

英特尔 MAX10 也是系统总线转换和复杂电源系统管理的理想解决方案，包括来自英特尔 Enpirion® 系列集成高效负载点电源管理解决方案的预验证电源管理解决方案，这些解决方案是针对所有英特尔 PSG FPGA 器件进行设计的，并通过了验证。

英特尔提供能够应用于测试设备的各种 IP 内核。SFI、SPI3、SPI4.x、SGMII 和 XAUI 等高速芯片对芯片接口以及 DDR3 和 RLDRAM III 等内存接口可以从英特尔 FPGA IP 产品组合网站下载。

400GE 测试仪，配备 8 个 56Gbps 收发器

通信测试仪（如有线和无线通信测试系统）涵盖一系列“特定于标准的”测试解决方案，这些解决方案需要最新的前沿性能能力来支持新兴通信行业，如 400G/800G 以太网或 5G 无线通信测试系统。

Stratix-10 系列器件基于屡获殊荣的 Stratix 架构构建，包括输入和输出引脚处理功能（如信号同步和时序分析）所需的嵌入式内存和 LE 资源。英特尔 Stratix 器件系列集成了多达 60 个 58Gbps 收发器（或 120 个 NRZ 收发器），以及多达 24 个 28.3Gbps 和 17.4Gbps 收发器，具有 PCIe-Gen3 等串行协议所需的信号完整性。Stratix-10 器件还包括 100 千兆位以太网 MAC 和各种适用于千兆位以太网应用的 FEC 解决方案。（请发送电子邮件或致电咨询最新的外围器件互连解决方案，包括 PCI Express* Gen4 x16、针对下一代千兆位收发器的英特尔 PSG 解决方案路线图、高端 FEC 解决方案和大量 TeraFLOPS DSP 解决方案。）

半导体自动测试设备 (ATE) 包含用于晶圆和封装阶段中的测试记忆、数字、混合信号的各种仪器或卡，以及系统芯片 (SoC) 组件。在消费者、计算和通信市场需求的推动下，这些测试系统持续发展。为了跟上半导体行业的创新步伐，当今的 ATE 产品必须以前所未有的速度提供更多功能。

可编程逻辑能够提供灵活性与可扩展性，在 ATE 产品的发展中发挥着重要的作用。定时准确性、记忆控制、数字信号处理 (DSP) 分析、高速 I/O 功能和抖动一致性等功能均通过可编程逻辑实现。下图显示了 ATE 系统中的典型仪器卡。随着 ATE 产品复杂程度的增加，更多知识产权 (IP) 将持续集成到可编程逻辑之中。

英特尔提供多种能够用于 ATE 产品的 IP 核。DDR3、DDR4 和 RLDRAM III 等内存接口或者 PCI Express* (PCIe-gen3)、SFI 和 SerialLite（一种轻量级、高带宽、点对点数据协议）等高速总线接口可以从英特尔 FPGA IP 产品组合网站下载。（请发送电子邮件或致电咨询最新的外围器件互连解决方案，包括 PCI Express* Gen4 x16。）

典型 ATE 测试站

解决方案

Stratix-10®、Arria-10® 和 Cyclone® 器件系列的富功能架构为 ATE 生产提供了出色的解决方案。这些设备为系统设计人员带来出色的灵活性、性能、集成功能以及设计资源，这是其他任何设备解决方案所无法提供的。这些硅产品，加上英特尔广泛的 IP 内核产品组合，为设计师提供了行业领先的下一代 ATE 平台开发解决方案。

Stratix-10 系列 2.75M FPGA 包括高达 2.75M 等效逻辑元件 (LE)、高达 229 Mb 的嵌入式内存、高性能、可变精度数字信号处理 (DSP) 模块（具有高达 11,520 18x19 高性能倍增器）以及适用于最常用接口标准的灵活 I/O。产品系列包括 SX、GX、TX、MX，功能集和性能选项多种多样，可实现满足下一代需求的最佳解决方案。Stratix-10MX 系列集成了 3.25GB 至 16GB 的高带宽内存 (HBM)，可提供高达 512GB/秒 的吞吐量，同时显著减小整体解决方案的尺寸，并通过行业领先的集成提高可靠性。Stratix-10SX 器件包含集成的 64 位 ARM Cortex-A53 APU 复杂和完整的软件支持和软件（GPOS 和 RTOS）开发加速工具。

Stratix-10 系列器件基于屡获殊荣的 Stratix 架构构建，包括输入和输出引脚处理功能（如信号同步和时序分析）所需的嵌入式内存和 LE 资源。英特尔 Stratix 器件系列集成了多达 60 个 58 Gbps 收发器（或 120 个 NRZ 收发器），以及多达 24 个 28.3 Gbps 和 17.4 Gbps 收发器，具有 PCIe Gen3 等串行协议所需的信号完整性。（请发送电子邮件或致电咨询最新的外围器件互连解决方案，包括 PCI Express* Gen4 x16、针对下一代千兆位收发器的英特尔 PSG 解决方案路线图、高端 FEC 解决方案和大量 TeraFLOPS DSP 解决方案）。Stratix-10 器件还包括 100 千兆位以太网 MAC 和各种 FEC 解决方案。

英特尔 Arria-10® FPGA 系列包括独特的创新，比如嵌入式双核 ARM* Cortex*-A9 MPCore® 处理器。这种硬处理器系统 (HPS) 包括一组丰富的强化外围器件，以及高性能和安全的子系统。Arria-10 系列提供多达 78 个全双工收发器（数据速率高达 25.78 Gbps 芯片到芯片、12.5 Gbps 背板）、多达 1,150K 个等效逻辑元件 (Le)、强化内存接口以及一个功率已优化的核心架构，后者包括重新设计的自适应逻辑模块 (ALM)、可变精度 DSP 块、分布式内存块和分段式时钟综合锁相环路 (PLL)。

英特尔提供能够应用于测试设备的各种 IP 内核。芯片对芯片接口以及 DDR3、DDR4 和 RLDRAM III 等内存接口可以从英特尔 FPGA IP 产品组合网站下载。

对要求每引脚成本较低的应用来说，英特尔® Cyclone® FPGA 系列的高密度低成本设备是最合适的选择。Cyclone 器件可以与英特尔 IP 内核（如 Nios® II 嵌入式处理器）结合使用，以实现显著缩短设计时间的控制功能。这一嵌入式 IP 能够缩短开发周期，降低成本，并加快产品上市速度。将多种外设集成至单台 Cyclone® 系列设备，可减少主板上独立组件的数量，降低相关的设计成本，缩短设计时间，从而大幅度降低成本。采用了高效的设备架构，Cyclone® 系列设备满足了 ATE 产品的性能和集成要求。

测试和测量仪器

通用测试仪器包括了示波器、逻辑分析器、信号发生器、视频测试设备、汽车测试设备等产品。这些产品适用于多种应用，从实验室到生产工厂等各种环境。

可编程逻辑在通用测试仪器开发方面继续扮演着重要的角色。FPGA 出色的灵活性和可扩展性能够加快产品上市速度并降低风险。它们与快速发展的集成特性相结合，使得可编程逻辑成为硬件和软件开发团队所关注的核心。

随着性能需求和电路密度的提高，除了使用可编程逻辑，还出现了大量的新电路结构。新总线的大量使用（通常涉及高速串行数据传输），以及片上系统 (SoC) 和可编程芯片系统 (SOPC) 器件的普遍使用，在业界已是普遍现象。当前，设计人员必须处理极其复杂的设计和电路结构，导致在电路测试越来越难，同时测试的必要性也越来越大。

FPGA 在便携式示波器中的典型应用

视频测试设备中常见的 FPGA 用途

解决方案

Stratix-10®、Arria-10® 和 Cyclone® 器件系列的富功能架构为通用测试仪器提供了出色的解决方案。这些设备为系统设计人员带来出色的灵活性、性能、集成功能以及设计资源，这是其他任何设备解决方案所无法提供的。这些硅产品，加上英特尔广泛的 IP 内核产品组合，为设计师提供了行业领先的下一代 ATE 平台和高带宽视频测试平台开发解决方案。

Stratix-10 系列 2.75M FPGA 包括高达 2.75M 等效逻辑元件 (LE)、高达 229 Mb 的嵌入式内存、高性能、可变精度数字信号处理 (DSP) 模块（具有高达 11,520 18x19 高性能倍增器）以及适用于最常用接口标准的灵活 I/O。产品系列包括 SX、GX、TX、MX，功能集和性能选项多种多样，可实现满足下一代需求的最佳解决方案。Stratix-10MX 系列集成了 3.25GB 至 16GB 的高带宽内存 (HBM)，可提供高达 512GB/秒 的吞吐量，同时显著减小整体解决方案的尺寸，并通过行业领先的集成提高可靠性。Stratix-10SX 器件包含集成的 64 位 ARM Cortex-A53 APU 复杂和完整的软件支持和软件（GPOS 和 RTOS）开发加速工具。

Stratix-10 系列器件基于屡获殊荣的 Stratix 架构构建，包括输入和输出引脚处理功能（如信号同步和时序分析）所需的嵌入式内存和 LE 资源。英特尔 Stratix 器件系列集成了多达 60 个 58Gbps 收发器（或 120 个 NRZ 收发器），以及多达 24 个 28.3Gbps 和 17.4Gbps 收发器，具有 PCIe Gen3 等串行协议所需的信号完整性。（请发送电子邮件或致电咨询最新的外围器件互连解决方案，包括 PCI Express* Gen4 x16、针对下一代千兆位收发器的英特尔 PSG 解决方案路线图、高端 FEC 解决方案和大量 TeraFLOPS DSP 解决方案）。Stratix-10 器件还包括 100 千兆位以太网 MAC 和各种 FEC 解决方案。

英特尔 Arria-10® FPGA 系列包括独特的创新，比如嵌入式双核 ARM* Cortex*-A9 MPCore® 处理器。这种硬处理器系统 (HPS) 包括一组丰富的强化外围器件，以及高性能和安全的子系统。Arria-10 系列提供多达 78 个全双工收发器（数据速率高达 25.78 Gbps 芯片到芯片、12.5 Gbps 背板）、多达 1,150K 个等效逻辑元件 (Le)、强化内存接口以及一个功率已优化的核心架构，后者包括重新设计的自适应逻辑模块 (ALM)、可变精度 DSP 块、分布式内存块和分段式时钟综合锁相环路 (PLL)。

英特尔提供能够应用于测试设备的各种 IP 内核。芯片对芯片接口以及 DDR3、DDR4 和 RLDRAM III 等内存接口可以从英特尔 FPGA IP 产品组合网站下载。

对要求每引脚成本较低的应用来说，英特尔® Cyclone® FPGA 系列的高密度低成本设备是最合适的选择。Cyclone 器件可以与英特尔 IP 内核（如 Nios® II 嵌入式处理器）结合使用，以实现显著缩短设计时间的控制功能。这一嵌入式 IP 能够缩短开发周期，降低成本，并加快产品上市速度。将多种外设集成至单台 Cyclone® 系列设备，可减少主板上独立组件的数量，降低相关的设计成本，缩短设计时间，从而大幅度降低成本。采用了高效的设备架构，Cyclone® 系列设备满足了 ATE 产品的性能和集成要求。

英特尔提供能够应用于测试设备的各种 IP 内核。SFI、SPI3、SPI4.x、SGMII 和 XAUI 等芯片对芯片接口以及 DDR3 和 RLDRAM III 等内存接口可以从英特尔下载。

模块化测试系统

示波器和逻辑分析器等通用测试和测量设备设计人员一直采用定制设计的硬件。随着对降低成本和提高灵活性的需求越来越大，人们越来越普遍地采用基于 PXI（仪器 PCI 扩展）的模块化仪器。这些系统共享硬件资源（例如机箱、电源、CPU），并使用用户定义软件进行定制测量和支持新兴标准。

为了满足特定于应用的需求，您现在可以：

• 使用面向 PCI Express 的英特尔® FPGA IP 轻松实施基于模块化 PCIe 的功能主板
• 在 Stratix® 系列 FPGA 中集成多个序列化器和反序列化器 (SERDES) 通道，高达 12.5 Gbps
• 使用英特尔 Stratix 和 Intel Arria® 系列 FPGA 和英特尔 Quartus® Prime 设计软件快速创建自定义功能和接口

基于模块化的系统

便携设备

手掌大小的便携式设备能够实施现场测试设备，例如万用表、手持式示波器和汽车诊断设备等。

以前采用一系列独立组件和 CPU 来实施这些便携式设备。但需要耗费大量的时间和资源来实施定制硬件平台，导致：

• 过多地投入开发标准模块而非定制应用模块
• 多个独立 ASSP 和 CPU 组件面临过时的风险
• ASIC 集成风险高、成本高、灵活性差

借助最新的英特尔 Quartus® Prime 开发工具 DSP Builder（适用于 英特尔 FPGA）、Nios® II 嵌入式处理器以及英特尔 Cyclone®、英特尔 Arria® 和英特尔 Stratix® 系列 FPGA 的可编程硬件功能，您可以：

• 将多个 ASSP 设备和 CPU 集成至单个独立于应用的 FPGA
• 在单个 FPGA 上的多颗 Nios® II 处理器中实施独立功能
• 结合协处理逻辑和 Nios II 处理器以“大幅提升”功能性能
• 轻松集成所有特定于应用和标准知识产权 (IP) 功能与 SOPC Builder

其他工作效率方面的优势包括：

• 重复利用之前工程部的 IP 开发投入
• 利用其他英特尔 FPGA 和合作伙伴的 IP 模块
• 将特定于应用的模拟 I/O 和传感器电路分开放在模块化子卡上

下图显示了英特尔® Cyclone®、英特尔® Arria® 或英特尔® Stratix® 系列 FPGA 如何使用一颗或多颗 Nios II 处理器（包括定制逻辑）实施系统可编程芯片 (SOPC)。可以将用户接口、特定于应用的模拟功能和网络连接添加至整套便携式设备。

便携式测试设备

便携式测试设备可以受益于业界著名的集成 NIOSII FPGA 嵌入式 32 位处理器。Cyclone FPGA 可以实现所需的集成，以最大限度减小手持系统板的面积，同时提供业界领先的能效。Arria-10 适用于高端便携式细分市场，在该领域中，电池电源仍然至关重要，但是还需要更高的系统性能。有了 Arria-10，用户可以利用 SX 系列中嵌入的双 ARM Cortex-A9 APU 和子系统来运行一组丰富的 RTOS，以及带丰富 GUI 的丰富 GPOS，如现代 Linux 内核。这些 FPGA 的集成功能包括处理器（NIOSII 或双 ARM Cortex-A9）、LPDDR 内存控制器、能效型 DSP、各类外围互连、显示驱动程序、大量 LVDS I/O 和附加的 PCIe 功能。数据采集和主板功能可以集成，无需多板解决方案，从而减小便携式测试仪的质量和尺寸。