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基于FPGA的通用光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2020年電子技術(shù)應(yīng)用第9期

楊春玲，左令

哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001

摘要： 光纖通信系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用日益廣泛，針對(duì)現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)通用性、靈活性不足等問題，設(shè)計(jì)了一套通用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)輕便的光纖通信系統(tǒng)。采用FPGA作為主控制器，通過USB3.0總線從上位機(jī)接收指令及數(shù)據(jù)，然后在光纖通信鏈路上完成數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，并控制串化-解串器芯片和光電轉(zhuǎn)換模塊完成信號(hào)形式的轉(zhuǎn)換與傳遞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)在1.6 Gb/s的有效速率下長時(shí)間通信無誤碼出現(xiàn)，能夠正確可靠地執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。

關(guān)鍵詞： 光纖通信 FPGA USB3.0 邏輯設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TN929.1
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200289
中文引用格式： 楊春玲，左令. 基于FPGA的通用光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(9)：110-113，117.
英文引用格式： Yang Chunling，Zuo Ling. Design of fiber-optic communication system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(9)：110-113，117.

Design of fiber-optic communication system based on FPGA

Yang Chunling，Zuo Ling

Electrical Engineering and Automation School，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China

Abstract： Fiber-optic communication system is widely used in industrial field. To solve the problems that the existing system lacks generality and flexibility, a set of fiber-optic communication system with strong versatility and light structure is designed in this paper. FPGA is used as the main controller, it can receive the instruction and data from the host computer through the USB3.0 bus, complete data transmission and reception on the fiber-optic communication link, and control the SerDes and the fiber-optic transceiver to complete the conversion and transmission of signals. The experimental results show that the system can communicate correctly and reliably under the rate of 1.6 Gb/s.

Key words : fiber-optic communication；FPGA；USB3.0；logic design

0 引言

近年來，光纖憑借其傳輸容量大、抗干擾能力強(qiáng)、保密性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于工業(yè)現(xiàn)場的通信，但現(xiàn)有的光纖通信系統(tǒng)存在一些不足。國外的成熟系統(tǒng)價(jià)格昂貴、技術(shù)壟斷，且用戶無法根據(jù)需求對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行改動(dòng)。國內(nèi)研究已取得不少成果，但仍可進(jìn)行改進(jìn)。采用PCI、PCIe等總線接口，需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行插卡，設(shè)備不夠靈活^[1-2]。采用FPGA片上集成的串行收發(fā)器，依賴于此類芯片，價(jià)格較高^[3-4]。

基于上述分析，本文設(shè)計(jì)了一套基于FPGA的通用光纖通信系統(tǒng)。對(duì)通信部分邏輯進(jìn)行了設(shè)計(jì)封裝，且在接收端預(yù)留了應(yīng)用接口，用戶可以根據(jù)不同應(yīng)用場合加入其他設(shè)計(jì)，具有一定的通用價(jià)值。系統(tǒng)采用USB3.0總線接口，方便與各類計(jì)算機(jī)及嵌入式設(shè)備進(jìn)行通信，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡捷輕便。最后，光纖通信部分邏輯為自主設(shè)計(jì)，通信協(xié)議靈活，不依賴于搭載了串行收發(fā)器的芯片。

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作者信息:

楊春玲，左令

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001)

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