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海上地震探測傳輸系統(tǒng)的設計

作者: 時間:2011-06-28 來源:網絡 收藏

2.3 LVDS電路實現(xiàn)
 LVDS是一種小振幅差分信號技術,使用幅度非常低的信號(約350 mV)通過一對差分線或平衡電纜傳輸數據[3]。LVDS功耗小,速率快,可直接相連[4],但直連的傳輸距離短,通常只有幾米,故本系統(tǒng)采用了預加重和均衡電路來擴展傳輸距離。
如圖3所示,信號先通過MAX9205并串轉換后輸出,然后經隔直和電壓匹配后傳送給由CLC006組成的信號驅動電路,信號峰峰值被提升后經阻抗匹配并輸出,其中通過改變R5的大小可調整CLC006輸出信號的峰峰值。信號被提升前與提升后的波形如圖3所示。

 信號經100 m雙絞線傳輸后峰峰值降低且上升沿變緩,如圖4中C點波形所示。


 接收端經電阻網絡進行阻抗匹配,電阻阻值采用如下公式進行計算:

其中Z0為雙絞線特征阻抗,VPP為信號峰峰值。接收到的信號經由CLC014芯片組成的均衡電路進行信號均衡后輸入到MAX9206中,圖4中給出了C、D兩點的測量波形圖。
3 FPGA中數據的傳輸過程
3.1 傳輸板的命令解析及下傳過程

 命令通道采用自定義串口協(xié)議,將命令幀格式設計為兩個9位的字節(jié),其中一個字節(jié)傳送命令,另一個字節(jié)傳送參數。每個字節(jié)中的第9位用于作為命令和數據的標識位。
命令下傳時有兩種模式,一種為總線模式,一種為級聯(lián)模式,使用總線模式比級聯(lián)模式的優(yōu)勢在于不用使信號經FPGA解析,信號延遲小,缺點為傳輸距離有限,所以采用命令經過傳輸板后重新驅動的方式發(fā)送命令,同時接收進本地FPGA解析。
總線模式中命令都采用廣播方式接收,動態(tài)設置傳輸板包號成為一個關鍵問題,設置包號即為把傳輸板以距離船體遠近的方式設置序號。由于所有傳輸板同等接收命令,所以不能像級聯(lián)模式那樣通過命令經各傳輸板解析下傳的方式區(qū)別各傳輸板以達到動態(tài)設置包號的目的。為解決此問題,系統(tǒng)采用的方法為:先下傳點名命令,各傳輸板接收到此命令后通過級聯(lián)的數據通道發(fā)送一點名幀,點名幀中包含包號信息,初始包號信息為“0”,當傳輸板接收到點名幀后,把點名幀中的包號信息加一后繼續(xù)下傳,依次類推,每個傳輸板最后發(fā)送的點名幀中的包號就是自身的包號。
3.2 傳輸板的數據處理及上傳過程
為了保證傳輸速率,采集板的數據分兩路傳送到傳輸板,傳輸板采用“乒乓結構”的方式把兩路數據合成一路,并添加狀態(tài)信息與CRC(Cyclical Redundancy Check)16校驗位,最后通過8B/10B的編碼后將數據存入本地FIFO中。由于MAX9205與MAX9206數據線都是10 bit,用8B/10B編碼在完成直流均衡功能的同時方便了程序的編寫。
當各傳輸板接收到上位機發(fā)送的“采集數據”指令后,一方面各傳輸板將命令下傳到與之對應的采集板,使采集板采集并上傳一組數據;另一方面?zhèn)鬏敯鍖⑸蟼饕粠镜谾IFO中的數據到下一級傳輸板中,同時把接收到的上一傳輸板數據存入一個異步FIFO中,待上傳本地數據完畢后再依次上傳接收并存入異步FIFO中的數據,依此類推,直至把最后一個傳輸板上的數據也上傳至其下一個傳輸板。



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