خلاصة القول: معدل أخذ العينات غير موجودة، ومشكلة عدم كفاية معدل انتقال الحصول على البيانات بسرعة عالية ونظام انتقال لصناعات الطيران والرادار والاتصالات وغيرها، تصميم الحصول على البيانات وعالية السرعة من أنظمة البث الضوئي. FPGA رقاقة كنظام الرئيسي من الاستحواذ الدائرة AD92268 قنوات الحصول على البيانات عالية السرعة، من قبل اثنين من الألياف الضوئية عالية السرعة بروتوكول رابط نقل مقرها أورورا تحقيق متطلبات نقل البيانات عالية السرعة، وتصميم وأثار الحافة، ومشغلات ال النابضة اليدوي الزناد، لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة الزناد. بعد عدد كبير من التجارب تبين استقرار عالية، وموثوقية عالية، نطاق تطبيق واسع، والحد الأقصى لمعدل أخذ العينات من 60 ميغاهرتز، معدل نقل ما يصل إلى 7.68 جيجابايت / ثانية. وقد تم تطبيق النظام بنجاح إلى مسجل بيانات عالية السرعة.

شكل الاقتباس الصيني: شيني بو، البورون - Wanghong ليانغ، وآخرون تصميم وتنفيذ الحصول على البيانات عالية السرعة ونظام انتقال الألياف. تقنية الإلكترونية، 2016،42 (10): 73 -76.

الإنجليزية شكل الاقتباس: تشن يى بو يانغ يوهوا وانغ هونغ ليانغ، وآخرون. تصميم وتنفيذ الحصول على البيانات بسرعة عالية ونظام انتقال الألياف الضوئية .Application من تقنيات الالكترونية، 2016،42 (10): 73 -76.

0 مقدمة

في مجال الطيران والرادار والاتصالات وكميات كبيرة من حاجة غيرها من البيانات التي سيتم تجهيزها، والحصول على البيانات ونقل هو شرط أساسي لمعالجة البيانات. ولكن مع التحسين المستمر لدقة جمع البيانات، كمية هائلة من نتائج البيانات في نقل البيانات تحت ضغط شديد. نقل البيانات بالتوازي التقليدي يحتاج اسطة نقل لا تستطيع ان تلبي نسبة الاستحواذ عالية السرعة من الفن، تقنية نقل التسلسلية ليس فقط تتغلب على مشكلة معدل كمية غير كافية، وسرعة عالية لنقل موازاة إشارة مشكلة الانحراف غير موجود، يمكن أن تحسن بشكل كبير من البيانات بين نظام الاتصالات تأثير انتقال . حاليا سوى عدد قليل من LVDS التقليدية بسرعة انتقال المسلسل من ميغابت، في حين تصميم خطوط LVDS التفاضلية PCB يطالبون . في حين نقل البصرية لديه عرض النطاق الترددي انتقال، وقدرات الاتصال الكبيرة، والقدرة المضادة للتدخل، تصميم بسيط، الخ . واحد من الألياف التقليدية الصعب أكثر من معدل نقل 5 جيجابايت / ثانية، وزيادة عرض النطاق الترددي للنظام يقوم على هذا اتجاهين من خلال الألياف الضوئية، وزيادة معدل انتقال العدوى.

وبناء على التحليل السابق، ونحن تصميم عالية السرعة الحصول على البيانات الألياف البصرية وأنظمة النقل. يستخدم نظام التحكم تصميم FPGA، سواء المزايا التقنية FPGA الأجهزة القابلة للبرمجة عالية السرعة وI / O، وبروتوكول نقل المسلسل ولتلبية الطلب. تطور، عبر الإنترنت أصبح تطبيق واجهة تسلسلية .

1 التصميم

الحصول على البيانات والبصرية نظام نقل الألياف وحدات في التصميم، وذلك أساسا عن طريق وحدة الطاقة، وجمع جزء 8 AD9226 وحدة الدائرة، على مدار الساعة برمجة وحدة الدائرة، وحدة تحكم FPGA، SFP الوحدات الضوئية وغيرها من العناصر. وحدة امدادات الطاقة للنظام الانتهاء، AD9226 الدائرة الاستحواذ لتحقيق ارتفاع الحصول على البيانات بسرعة، تردد على مدار الساعة للبرمجة من الدائرة توليد مدار الساعة تنفيذ مختلفة، وحدة تحكم FPGA لإكمال كل جيل توقيت حدة، SFP الكهروضوئية وحدة تحويل لتحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات الضوئية لتحقيق الألياف البصرية انتقال . نظام كتلة الرسم البياني هو مبين في الشكل (1).

2 الرئيسي تصميم وحدة الأجهزة

2.1 وحدة تحكم FPGA

النظم التي تستخدم XILINX Virtex-6 FPGA كما الشريحة الرئيسية، هو XILINX Virtex-6 FPGA من الجيل FPGA عالية الأداء، وعدد وافر من غيغابت-سرعة الإرسال والاستقبال متكامل الداخلي الذي يدعم النوى IP متعددة، وسرعة عالية مقارنة الأداء الحصول على البيانات في الفن ممتاز . FPGA وحدة التحكم يدرك أساسا 8 A / D عملية الاستحواذ وحدة توليد توقيت، وبرمجة دائرة التحكم على مدار الساعة، وارتفاع سرعة الاتصالات الألياف الضوئية، ويتم تحديد إشارة الزناد الخارجية.

2.2 A / D وحدة اكتساب

A / D وحدة اكتساب تستخدم ثمانية رقاقة AD9226 ADI التي هي على قناة واحدة، 12 بت، 65 MS / ق ADC، يمكن أن تكون واحدة العضوية أو التفاضلية مدخلات . AD9226 الداخلية يمكن أن توفر نوعين من 1 V و 2 مصدر الجهد V إشارة، هذه الاستخدامات تصميم نظام 2 V إشارة الجهد. منذ نطاق AD9226 مساهمة الجهد من 1.0 V ~ 3.0  V، من أجل توسيع نطاق الاستيلاء على الجهد، والجهد النظام قد يصل مداه الى -5 V ~ + 5 V، مكبر للصوت التشغيلي AD8065 AD9226 تصميم الواجهة الأمامية من دائرة المخفف. مدى الجهد لتلبية متطلبات جمع وتخفيف احتياجات الدائرة لإرضاء:

حيث فين هو الجهد المدخلات، VOUT هو انتاج التيار الكهربائي. A تحويل / D الإشارة الرقمية ببساطة عن طريق صيغة (1) المشغل للخلف للحصول على القيمة الحقيقية للجهد الدخل. واحدة A / D اكتساب الدائرة 2 هو مبين في الشكل.

2.3 الألياف البصرية وحدة الاتصالات

هذا النظام هو AD922612 بت ADC، يتم جمع البيانات ADC 8 قناة 96 بت. من أجل ضمان نقل البيانات الصحيحة، وبروتوكول مع الكمبيوتر المضيف A / D إطار الحصول على البيانات الترميز. قدمت نهاية قليلا إطار رأس EB90،1616 بت 146 F، معبأة 8 قناة A / D الحصول على البيانات في إطار بيانات 128 بت مشفرة وفقا لبروتوكول الكمبيوتر المضيف. يقع هذا التصميم AD9226 أعلى معدل أخذ العينات إلى 60 ميغاهرتز، معدل البيانات بحد أقصى 8 A / D اكتساب الدوائر من 5.76 جيجابايت / ثانية، وسرعة نقل البيانات القصوى من النظام بأكمله من 7.68 جيجابايت / ثانية. من أجل تلبية معدل انتقال الشامل للنظام، وذلك باستخدام بروتوكول أورورا البصرية مخطط نقل مقرها. أورورا هو بروتوكول لدعم انتقال الألياف متعددة وضعت XILINX، ويتضمن تتم تهيئة قناة مع تصحيح مدار الساعة وغيرها من وظائف بروتوكول نقل التسلسلي عالية السرعة . لتطبيقات مختلفة، بروتوكول أورورا قد تدعم تيار (الجري) والإطار (تأطير) وضعين لنقل البيانات، وكذلك الازدواج الكامل، نقل البيانات البسيط . أورورا 8B / 10B IP كتلة الأساسية الرسم البياني هو مبين في الشكل (3) .

واجهة تكوين هذه البيانات التصميم الأساسية أورورا IP عرض البيانات إلى 8 B، تكوين ساعة مرجعية 200 ميغاهيرتز، تكوين وصلات الألياف اثنين، يتم تعيين نسبة صلة الألياف ل، على الوجهين 5 جيجابت / ثانية الكامل، وتنسيق الإطار نقل البيانات . إضافة البيانات أورورا IP النووية بين البيانات تلقي وحدة وA / D وحدة التحكم اكتساب تصل إلى تلقي تطابق بتات البيانات FIFO. إضافة البيانات في نقل البيانات بين أورورا IP الوحدة الأساسية حدة A / D تحكم اكتساب يرسل مطابقة بيانات معدل FIFO وبيانات ذاكرة التخزين المؤقت الكائن.

3 تصميم المنطق الرقمي

تصميم المنطق الرقمي يشمل الدائرة على مدار الساعة مراقبة وحدة برمجة التكوين تصميم، AD9226 الحصول على البيانات وحدة مراقبة الدوائر، وحدة الزناد الخارجية، والألياف البصرية جهاز الإرسال والاستقبال وحدة بروتوكول مقرها أورورا. حيث برمجة دائرة توليد مدار الساعة مختلفة أساسا من تكوين تسجيلات تردد على مدار الساعة خلال إشارات حافلة SPI، ترددات مختلفة على مدار الساعة زودت إلى الحصول على البيانات الدائرة AD92268 قنوات اكتساب إشارة تحت معدلات أخذ العينات مختلفة، السيطرة الكاملة على الحصول على البيانات الدائرة AD9226.

وحدة 3.1 الزناد الخارجية

في عملية جمع البيانات، من أجل تحقيق شروط معينة والبدء في جمع، والحاجة لإرسال الأمر بداية الاستحواذ في النظام، وحصلت على إشارة التحكم من قبل وقت بدء اكتساب معين، من أجل تلبية هذه الاحتياجات، وتصميم النظام والباب أثار الحافة الخارجية السيطرة على وضع الزناد. صدر بعد PC وينتظر أمر الزناد لنوع الزناد، دائرة الأجهزة أولا تحديد ما إذا كان الزناد الخارجي، تليها تحديد نوع الزناد. عندما يكون نوع الزناد حافة الزناد خارجي، على حافة أول ارتفاع لنبض الزناد خارجي يوصل بدأ نظام جمع ويتم تشغيل النظام عند توقف وصول حافة ارتفاع القادمة من اكتساب نبض الخارجي، وعندما يتم تشغيل نوع خارجي النابضة الزناد، والبقول الخارجية مرتفعة بدء جمع مستوى، ووقف جمع منخفض. دون انتظار لتحريك خارجي، والدوائر الزناد تبدأ مباشرة عملية الاستحواذ. حافة أثار التخطيطي هو مبين في الشكل (4)، الرسم التخطيطي على الزناد بوابات كما هو مبين في الشكل.

3.2 أورورا بروتوكول الألياف مقرها حدة الإرسال والاستقبال البصري

تتم تهيئة نظام الطاقة رابط بصري انتقال الألياف أولا، ثم إشارة Channel_up Lane_up يتم سحب عالية، وعلى استعداد لتلقي البيانات أو الإرسال، اكتمال تهيئة النظام. بعد القيادة التهيئة ينتظرون الحصول على الكمبيوتر المضيف، الكمبيوتر المضيف وتحليل الأمر وفقا لبروتوكول الاتصالات.

بعد أن يتلقى نظام الكمبيوتر المضيف الأمر، يوزع الأمر بدأ، صدرت لأول مرة وفقا لمعدل أخذ العينات PC المعلمة، تكوين الدائرة على مدار الساعة برمجة توليد ساعة المقابلة لتردد. برمجة مدار الساعة الزناد التكوين الدائرة وضع الحكم، إذا كان ينتظر الزناد الخارجية لالزناد يحدد ما إذا كان على الزناد خارجي، مباشرة أو اكتساب يبدأ. خلال الحصول على البيانات في حالة تلقي الأمر توقف، أو يتوقف الزناد الخارجية، ثم وهذا النظام هو إعادة تعيين، لوقف عملية الاستحواذ. برنامج مخطط هو مبين في الشكل. 6.

3.2.1 الألياف وحدة نقل البيانات البصرية

يستخدم الألياف البصرية وحدة نقل البيانات إلى بيانات الإرسال وفقا لإطار تنسيق البيانات بروتوكول (تأطير) أورورا. تم تصميم هذا النظام أساسا نقل رأس وحدة حزمة العلم TX_DATA_SOF، وعلبة العلم إطار نهاية TX_DATA_EOF، إشارة البيانات صالحة TX_DATA_Vaild، TX_DATA والبيانات التي يتم إرسالها. حيث TX_DATA_SOF منخفض نشطة للرأس، TX_DATA_EOF تظهر انخفاض نهاية الإطار صالحة، TX_DATA_Vaild البيانات منخفضة نشط يمثلون . توقيت انتقال مفصلة كما هو مبين في الشكل.

3.2.2 بيانات الألياف تلقي وحدة

تلقت الألياف الرئيسي بيانات وحدة استقبال البيانات الخارجية. بيانات مشابهة يحيل حدة، وتلقي البيانات وفقا لبيانات بروتوكول أورورا تنسيق الإطار البيانات الرئيسية تلقي تصميم وحدة. حيث علم رأس الحزمة هو RX_DATA_SOF، نهاية العلم إطار حزمة من RX_DATA_EOF، وإشارة البيانات الصحيحة هي RX_DATA_Vaild، البيانات إلى أن تنتقل هي RX_DATA. RX_DATA_SOF منخفضة لرأس صالح، عن RX_DATA_EOF من نهاية منخفضة النشطة الإطار، RX_DATA_Vaild بيانات فعالة منخفضة التمثيلية لل. توقيت انتقال مفصلة كما هو مبين في الشكل.

4 نتائج الاختبار

لاختبار مباشرة من دقة نظام الحصول على القياس، تجربة 8 A / D جمعت ثمانية القيم الجهد مختلفة، وفقا للبيانات التي تم جمعها تحميلها على شكل إطار آلة العلوي، واختبار الجهد اكتساب جزء من البيانات هو مبين في الشكل.

بعد أن يتلقى PC البيانات، بتوزيع البيانات وفقا للبروتوكول تحسب إعادة البيانات المتوسط قياسات متعددة بواسطة الصيغة (1) لإعطاء القياس الحقيقي وتظهر النتائج في الجدول 1.

الجدول 1 التي حصلت عليها المراقبة، ونظام يجمع أقصى الخطأ الجهد من 0.08، والحد الأدنى الخطأ هو 0، لتحقيق هدف التصميم. لمزيد من التحقق من صحة معدل أخذ العينات، ونظام باستخدام مولد إشارة اجيلنت يولد ثمانية ترددات مختلفة من نفس الموجة الجيبية السعة. AD9226 تكوينها من قبل الدائرة اكتساب العليا لوعينات 60 ميغاهيرتز معدل الإشارات التناظرية أخذ العينات، وتحليل بيانات العينة باستخدام برامج الكمبيوتر، أظهرت نتائج التحليل في الشكل 10. كما يمكن أن يرى من FIG. اقتناء 8 A / D يمكن عينة في وقت واحد 60 ميغاهرتز معدل أخذ العينات، ونظام شرط المستمر موجة الإرسال وصفت لم تفقد عددا، يوصف نظام شرط موجة انتقال سلس الخطأ لا يحدث، قد يكون أظهر النظام 60 ميغاهيرتز معدل أخذ العينات العمل، وتلبية متطلبات معدل انتقال الألياف الضوئية 7.68 جيجابت / ثانية هو. وبالتالي زيادة ثبت أن الاعتماد على نظام الاستحواذ.

5 ملخص

توضح هذه المقالة الحصول على البيانات وسرعة عالية لنقل البصرية عملية تصميم النظام. بعد اختبارها، ومعدل أخذ العينات النظام لكل قناة 60 ميغاهيرتز، الحد الأقصى لمعدل انتقال 7.68 جيجابايت / ثانية. حاليا، وقد تم تطبيق النظام بنجاح إلى مسجل بيانات عالية السرعة، وأظهر مسجل في إطار مجموعة من الشروط اختبار نتائج الاختبارات جيدة. ويمكن أيضا أن تطبق هذا النظام لغيرها مجال الحصول على البيانات عالية السرعة.

مراجع

هوانغ Wanwei، Dongyong جي .Xilinx FPGA عالية السرعة نقل التكنولوجيا التسلسلي والتطبيق بكين: الصناعة الالكترونية برس، 2015.

بنج والتكنولوجيا Jinxue مينغ .LVDS وتطبيقاتها في الأقنية نقل البيانات عالية السرعة التكنولوجيا الالكترونية، 2003 (3): 55-56.

الزنجبيل منتشر .10Gbps / 40Gbps تكنولوجيا الاتصالات البصرية وتنفيذ نظام تشانغ تشون: الصين EPRI معهد دراسة تشانغتشون للبصريات، ميكانيكا الجميلة والفيزياء، 2012.

هسو ون بو تيان يون .Xilinx FPGA دليل عملي تنمية بكين: مطبعة جامعة تسينغهوا، 2012.

تشاو جيان. الملاحية استقبال الإشارات الرقمية تصميم تجهيز والإعمال هاربين: الهندسة جامعة هاربين، 2006.

لو روي منه، جيان بينغ تسنغ، بين يو تشاو، وآخرون. مقرها أورورا في الوقت الحقيقي بروتوكول إشارة ضوئية اختبار أداء الإرسال تقنية النووية، 2015 (3): 49-53.

XILINX PG046.Xilinx logicore الملكية الفكرية الشفق 8B / دليل المنتج 10B (2014) .http: // شبكة الاتصالات العالمية . الحادي عشر LINX كوم /support/documentation/ip_documentation/aurora_8b10b/v11_0/pg046-au-rora-8b10b.pdf

معلومات الكاتب

تشن يى بو يانغ يوهوا وانغ هونغ ليانغ وانغ Chaojie، هو شياو فنغ

مختبر مفتاح الالكترونية قياس تكنولوجيا، جامعة الشمالية، وتاييوان 030051، الصين