1、    基于同軸與光纖結(jié)合的2km數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計摘要：若采用沒有信號調(diào)節(jié)功能的LVDS芯片與設(shè)有驅(qū)動器預(yù)加重功能和接收器均衡功能的LVDS集成電路構(gòu)成系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，電纜的長度便可最多到數(shù)百米。但這些系統(tǒng)想要進行數(shù)十公里長距離的數(shù)據(jù)傳送，便應(yīng)將LVDS信號經(jīng)過光模塊轉(zhuǎn)成光信號來傳輸，并將之與LNDS系統(tǒng)一起搭配使用。采用DS92LV1023和lDS92LV1224型號的LWDS芯片與驅(qū)動芯片CL006和CLCOl4相互配合構(gòu)成LVDS系統(tǒng)，再與光模塊構(gòu)成一個大系統(tǒng)便能夠傳輸數(shù)十公里的距離。該系統(tǒng)已投入摘 要：若采用沒有信號調(diào)節(jié)功能的LVDS芯片與設(shè)有驅(qū)動器

2、預(yù)加重功能和接收器均衡功能的LVDS集成電路構(gòu)成系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，電纜的長度便可最多到數(shù)百米。但這些系統(tǒng)想要進行數(shù)十公里長距離的數(shù)據(jù)傳送，便應(yīng)將LVDS信號經(jīng)過光模塊轉(zhuǎn)成光信號來傳輸，并將之與LNDS系統(tǒng)一起搭配使用。采用DS92LV1023和lDS92LV1224型號的LWDS芯片與驅(qū)動芯片CL006和CLCOl4相互配合構(gòu)成LVDS系統(tǒng)，再與光模塊構(gòu)成一個大系統(tǒng)便能夠傳輸數(shù)十公里的距離。該系統(tǒng)已投入使用，其性能可靠、穩(wěn)定、支持。關(guān)鍵詞：LVDS芯片：長距離；同軸電纜：光模塊0 引言    隨著各式各樣的接入通信設(shè)備的應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蠹眲≡黾印ＴO(shè)備的電路系統(tǒng)必須

3、提高傳輸?shù)乃俣龋O(shè)備采用LVDS技術(shù)，使其傳輸速度高達數(shù)百Mbps。但是，LVDS的出現(xiàn)只能滿足短距離(不超過幾米)傳輸條件下數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)囊蟆Ｗ赃m應(yīng)均衡器可自動為信號損耗提供補償，使電纜傳來的串行數(shù)字信號可以重新恢復其原有強度。利用這一特點采用高速串行數(shù)字接口(SDI)自適應(yīng)電纜均衡器及電纜驅(qū)動器芯片構(gòu)建系統(tǒng)，可以擴大LVDS技術(shù)的數(shù)據(jù)傳送范圍到二、三百米。    隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖通信已成為通信的重要手段。光纖傳輸系統(tǒng)具有容量大，傳輸距離遠，抗干擾性強等優(yōu)勢，在通信傳輸方面有著不可替代的地位，目前，單模光纖能以12Gbytes的速度傳輸20km。綜

4、合以上兩個特點采用LVDS芯片與光模塊構(gòu)建系統(tǒng)，可以在特殊環(huán)境下擴大數(shù)據(jù)傳送范圍，以滿足高速率條件下長距離傳送的要求。    在導彈上面的電纜網(wǎng)有好幾級托插件構(gòu)成，如果用光纖接口做托插件的話需要外圍電路，并且光模塊本身體積也很大，由于導彈上的空間有限，所以在導彈上面用光纖不合理。同軸電纜則不存在這樣的問題，它通過標準SMA接插件就可以連接起來，SMA接插件比同軸電纜少粗一點，幾乎不占體積。因此，本文采用的就是高速串行數(shù)字接口(SDI)自適應(yīng)電纜均衡器及電纜驅(qū)動器芯片與LVDS芯片搭配構(gòu)成彈上系統(tǒng)，在地面上采用光模塊將LNDS信號轉(zhuǎn)成光信號傳輸2km。整個系統(tǒng)主要完

5、成導彈飛行前的實時檢測過程中的數(shù)據(jù)傳輸。1 總體方案設(shè)計    本系統(tǒng)需要完成在100Mbps速度情況下數(shù)據(jù)的傳輸，傳輸距離為2km。并且需要光信號與電信號的轉(zhuǎn)換問題。因此，在滿足傳輸速度為100Mbps的條件下，主要考慮的是數(shù)據(jù)的傳輸距離的問題。也就是說，需要解決兩方面的問題：(1)延長傳輸距離的問題(2)速度匹配問題。圖一為系統(tǒng)原理框圖。其中，導彈上的采編器采集到的數(shù)據(jù)通過LVDS發(fā)送模塊轉(zhuǎn)成串行數(shù)據(jù)，再經(jīng)過50m的同軸電纜傳到地面上的LVDS模塊與光模塊組合而成的模塊，這個組合模塊是收發(fā)一體的模塊。在地面上通過收發(fā)一體的模塊將電信號轉(zhuǎn)成光信號，經(jīng)過2km的光

6、纖傳到控制室，在控制室內(nèi)，又通過光模塊與LVDS模塊，將光信號轉(zhuǎn)成電平信號直接給了FPGA模塊與USB模塊。2 硬件設(shè)計    如圖一所示，計算機與USB模塊通過USB電纜連接，計算機發(fā)給USB模塊讀數(shù)命令、啟動DS92LV1224工作命令及其他工作命令，USB模塊將命令傳給FPGA模塊，再由FPGA來直接控制LVDS芯片的工作狀態(tài)。由于本系統(tǒng)USB模塊傳給計算機的速度最快為140Mbps，可以將100Mbps速度的數(shù)據(jù)適時的傳到計算機里。3 延長距離設(shè)計。    (1)彈上延長距離設(shè)計：    LVDS

7、信號的傳輸是依靠串行器和解串器成對出現(xiàn)相互搭配來完成的，串行器和解串器都需要外部給它們一個工作時鐘。只有這兩個工作時鐘頻率相等，串行器和解串器之間才能正常通信。由于FPGA管腳與內(nèi)部邏輯的靈活性，完全可以解決時鐘頻率相等的問題。    發(fā)送端：串行器DS92LV1023是將外部并行數(shù)據(jù)串化成串行數(shù)據(jù)，此時該串行器輸出的差分壓差是lOOmV左右，這種小壓差只能傳輸不到十米的距離，但加上CLC006這款電纜驅(qū)動芯片后，其輸出壓差可達到2V(壓差可通過電阻R23調(diào)節(jié))，這樣就可以驅(qū)動同軸電纜傳輸300米的距離。其部分電路圖如圖二所示。   

8、 接收端：其部分電路如圖三，解串器DS92LV1224解串出來的數(shù)據(jù)先經(jīng)由FPGA模塊再送給LVDS發(fā)送芯片，再經(jīng)過驅(qū)動芯片CLC006之后信號變得很強，足以使光模塊接收到此信號。    (2)地面上延長距離設(shè)計：    如下圖四，將圖三的LVDS電平直接接到下電路的光模塊的發(fā)送端，經(jīng)過反復試驗，已經(jīng)可以傳輸10km的距離。在光模塊的接收端將光信號轉(zhuǎn)成LVDS電平，再經(jīng)過LVDS模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，再做進一步處理。4 速度匹配    由于LVDS所傳輸?shù)男盘柺菙?shù)據(jù)采集系統(tǒng)剛采集到的數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)的速度只有

9、幾百KBytes，而這一款LVDS芯片傳輸速度范圍是10一66MBytes。可以采用間歇式傳輸，但是這種LVDS芯片在傳輸過程中進行中斷后，再次傳輸需要500s的同步時間，所以如果LVDS芯片進行間歇式傳輸時，會丟失掉500s的數(shù)據(jù)，不能采用這種方式。    串行器DS92LV1023和解串器DS92LV1224的芯片有10個數(shù)據(jù)管腳，一般數(shù)據(jù)都是8位，其中有兩位一般不用。在這里這兩位空數(shù)據(jù)位就起到作用了：先將采集回來的數(shù)據(jù)暫存到FPGA中的內(nèi)部Fifo里，等到Fif0中數(shù)據(jù)達到10個字節(jié)以上就通知FPGA模塊將數(shù)據(jù)和時鐘賦到串行器DS92LV1023的管腳上傳輸

10、數(shù)據(jù)，同時通過FPGA給串行器DS92LV1023的第Data8位賦值為“0”；當傳完采集回來的數(shù)據(jù)后，我們可以加一些我們自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，使LVDS可以持續(xù)的傳輸下去，與此同時通過FPGA將串行器DS92LV1023的第Data8位賦值為“1”。    以上是數(shù)據(jù)源發(fā)送端速度配合的處理，下面再談?wù)剶?shù)據(jù)接收端到上傳到計算機上的速度配合。    USB模塊給計算機上傳數(shù)據(jù)也是間歇式傳輸，也就是說USB模塊每傳512個字節(jié)，就要停頓幾個s。所以就在FPGA中做一個內(nèi)部Fifo先將數(shù)據(jù)暫存到內(nèi)部Fifo里，等到Fifo中數(shù)據(jù)達到512個字節(jié)以上就通知USB模塊可以讀數(shù)了，這樣就將數(shù)據(jù)讀回到計算機里。    通過FPGA控制解串器DS92LV1224PWRDN、REN、RCLK、RCLK_RF、及REFCLK管腳使LVDS芯片開始解串，由于解串器DS92LV1224解串出來的數(shù)據(jù)分了兩部分：一是采集的真正數(shù)據(jù)，二是我們自己加的數(shù)據(jù)。所以，要先把自己加的數(shù)據(jù)過濾掉，這個工作讓FPGA來做就可以了，通過FPGA判斷DS92LV1224的Data8