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基于吉比特收發(fā)器的時分復(fù)用通信系統(tǒng)設(shè)計

作者: 時間:2011-07-15 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:為了充分利用光信號的寬帶寬資源和提高信道利用率,完成線速率為2.5 Gb/s的多路信號高速傳輸,在FPCA上并實現(xiàn)了一種,并對其功能和性能進行了測試與驗證。為了克服普通FPGA傳輸速率低于1 Gb/s的性能缺陷,選用了Xilinx內(nèi)嵌了支持3.75 Gb/s最高傳輸速率的吉的高速FPGA。最終測試結(jié)果表明,在短距離有線傳輸條件下,該成功實現(xiàn)了線速率為2.5 Gb/s的無誤碼的。
關(guān)鍵詞:高速傳輸;;FGPA;吉;先傳輸

在高速串行通信中,很多已經(jīng)出來,并且解決光纖通信中若干技術(shù)上的關(guān)鍵問題。
本文在此基礎(chǔ)上,提出了將吉比特收發(fā)器高速串行傳輸方式和時分復(fù)用方式結(jié)合起來,采用統(tǒng)計時分復(fù)用,出了一種線速率為2.5 Gb/s的多路信號的高速傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)為星地之間需要傳輸大量數(shù)據(jù),如視頻圖像、語音、控制指令等的激光通信實驗方案的實現(xiàn)提供了依據(jù)。
該系統(tǒng)在FFGA平臺上進行設(shè)計的。由于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大,對帶寬的要求很高。因此,選用了Xilinx公司嵌入了吉比特收發(fā)器的FPGA,使該系統(tǒng)的線速率能夠達到2.5 Gb/s,實現(xiàn)高速通信。
該系統(tǒng)的主要難點在于如何實現(xiàn)吉比特高速信號的傳輸,這就要考慮到吉比特高速串行技術(shù)、阻抗匹配和信號反射、信號完整性等問題。以下將對本系統(tǒng)的一些主要模塊進行簡要介紹。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計
系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。在發(fā)送端,多路電信號先各自通過FIFO(先入先出)緩存,再通過TDM復(fù)用器復(fù)用后通過MGT Tx(吉比特收發(fā)器發(fā)送端)進行并串轉(zhuǎn)換,再通過SFP(光收發(fā)器,Small Form Pluggable)轉(zhuǎn)換成光信號,然后在光纖信道中傳輸。在接收端,接收到的光信號先通過SFP轉(zhuǎn)換成電信號,再通過MGT Rx(吉比特收發(fā)器接收端)進行串并轉(zhuǎn)換,再通過TDM解復(fù)用器解復(fù)用,然后得到每一路的數(shù)據(jù)并送入FIFO進行緩存,再恢復(fù)出各路電信號。這樣就完成了多路信號的高速復(fù)用傳輸。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/156060.htm

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2 吉比特收發(fā)器
由于現(xiàn)代通信以及各類多媒體技術(shù)對帶寬的需求迅猛增長,促使一系列差分、源同步、時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(Clockand Data Recovery,CDR)等先進技術(shù)的互連方式應(yīng)運而生。在傳統(tǒng)設(shè)計中,單端互連方式易受干擾、噪聲的影響,傳輸速率最高只能達到200~250Mbit/s/ Line;在更高速率的接口設(shè)計中,多采用包含源同步時鐘的差分串行傳輸方式(如LVDS、LVPECL等)。但由于在傳輸過程中時鐘與數(shù)據(jù)分別發(fā)送,傳輸過程中各信號瞬時抖動不一致,破壞了接收數(shù)據(jù)與時鐘之間的定時關(guān)系,因而傳輸速率很難超越1 Gbit/s/通道。因此迫切需要新的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。
高速的需求和傳統(tǒng)技術(shù)的弊端,Xilinx公司推出了嵌入到FPGA的用于吉比特收發(fā)的Rocket I/O模塊。RocketI/O通過采用CDR(時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù),Clock and Data Recovery)、8B/10B編碼、預(yù)加重等可在線配置技術(shù),減少了信號衰減和線路噪聲的影響,最高速率可達10 Gbit/s以上,可用于實現(xiàn)吉比特以太網(wǎng)、PCI—Express等常用接口。
Rocket I/O作為Xilinx FPGA芯片中內(nèi)嵌的硬件模塊,并不是任何一款FPGA都提供的,只有在Virtex2 Pro以上的部分高端FPGA內(nèi)部才具備。支持Rocket I/O的FPGA型號如表1所示。

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