Fpga可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光纖通信傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，它包括第一參考時(shí)鐘芯片、第二參考時(shí)鐘芯片，還包括中央處理器、光收發(fā)器、PCI-Express接口、FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，第一參考時(shí)鐘芯片、第二參考時(shí)鐘芯片均與中央處理器連接，中央處理器、PCI-Express接口、光收發(fā)器均與FPGA現(xiàn)場可編程門陣列連接；FPGA現(xiàn)場可編程門陣列包括FC數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)緩存、PCI-Express處理器、工作狀態(tài)寄存器組，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)緩存和PCI-Express處理器均與工作狀態(tài)寄存器組連接，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器連接數(shù)據(jù)緩存，數(shù)據(jù)緩存連接PCI-Express處理器。它可以實(shí)現(xiàn)Gbs級的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)高精度、實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和仿真作業(yè)。
【專利說明】FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說是一種光纖通信測量、控制或信號傳輸數(shù)據(jù)接口裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖通信，是利用光導(dǎo)纖維傳輸信號，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。一對單模光導(dǎo)纖維可以同時(shí)開通35000個電話，和電通信相比具有傳輸頻帶寬、傳輸損耗低、損耗均勻且不受溫度的影響、抗干擾能力強(qiáng)、保真度高、信號保密度高、工作可靠度高等特點(diǎn)，其采用的高速串行能力的傳輸協(xié)議，具有高可靠性、高帶寬、實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)。隨著光纖技術(shù)的進(jìn)步，特別是無水峰的全波窗口光纖的發(fā)展，從1280nm到1625nm的廣闊的光頻范圍內(nèi)，都能實(shí)現(xiàn)低損耗、低色散傳輸，傳輸容量呈幾百倍、幾千倍甚至上萬倍的增長。同時(shí)光纖通信采用點(diǎn)對點(diǎn)、星形、鏈狀、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，中間設(shè)備少，不需要進(jìn)行復(fù)雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換。正是如此，光纖通信系統(tǒng)逐漸成為主流通信系統(tǒng)。
[0003]目前，我國已經(jīng)建成以光纖網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)。隨著本地光纖網(wǎng)絡(luò)和3G或者4G移動通信光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的推進(jìn)，我國的光纖通信領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間。
[0004]波分復(fù)用(WDM)和波長轉(zhuǎn)換技術(shù)是光纖通信的核心技術(shù)。波分復(fù)用(WDM)是將兩種或多種不同波長的光載波信號在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(Multiplexer)匯合在一起，并耦合到光纖通信線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)；在接收端，經(jīng)解復(fù)用器(Demultiplexer)將各種波長的光載波信號分離，再由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號。波長轉(zhuǎn)換技術(shù)是將從波分復(fù)用終端或其他設(shè)備來的光信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將非匹配波長上的光信號轉(zhuǎn)到符合要求的波長上，從而實(shí)現(xiàn)信號從一個波長向另一個波長的轉(zhuǎn)換。在含有波長轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)中，光通道能通過在不同的鏈路上用不同的波長建立，從而大大提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性，消除光通道的波長沖突，有利于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理和維護(hù)。
[0005]光纖通信系統(tǒng)不僅包括基礎(chǔ)的硬件系統(tǒng)，還包括監(jiān)控管理系統(tǒng)，其主要功能是對組成光纖通信系統(tǒng)的各種連接設(shè)備進(jìn)行性能和工作狀態(tài)的監(jiān)測，發(fā)生故障時(shí)會自動告警并予以處理，對保護(hù)倒換系統(tǒng)實(shí)行自動控制。同時(shí)它還可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和存儲，以及對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)分析處理。監(jiān)控管理系統(tǒng)不僅可以接收光端機(jī)發(fā)送的光纖通道數(shù)據(jù)，還可以直接與另一個光纖網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行互連。
[0006]光纖通信系統(tǒng)的運(yùn)行和監(jiān)控功能主要是通過光纖通道數(shù)據(jù)接口卡來實(shí)現(xiàn)。光纖通道數(shù)據(jù)接口卡的系統(tǒng)功能和電路邏輯比較復(fù)雜，需要較多的可配置邏輯塊。這種可配置性主要通過FPGA現(xiàn)場可編程門陣列來實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)工程師利用FPGA上的資源將許多系統(tǒng)功能配置到器件的邏輯電路上，縮減系統(tǒng)電路板上的電路數(shù)量，設(shè)計(jì)工程師還可以利用FPGA的可配置特性來更改邏輯以增加或移除功能、修補(bǔ)邏輯漏洞或者改善性能。
[0007]光纖通道數(shù)據(jù)接口卡采用的FPGA現(xiàn)場可編程門陣列包括光纖通道數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)緩存、和計(jì)算機(jī)連接的總線控制模塊、光纖通道數(shù)據(jù)存儲卡工作狀態(tài)寄存器組。其中設(shè)計(jì)工程師可對光纖通道數(shù)據(jù)處理模塊、和計(jì)算機(jī)連接的總線控制模塊進(jìn)行配置，通過配置調(diào)整實(shí)現(xiàn)邏輯，使各個模塊處于最佳的工作狀態(tài)，增加FPGA各模塊工作的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性，進(jìn)而提高FPGA的整體性能。還通過配置光纖通道數(shù)據(jù)接口卡，來適應(yīng)所在的光線通道網(wǎng)絡(luò)，消除實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題，從而最大程度地滿足光纖網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和監(jiān)測需求。
[0008]目前的光纖通道數(shù)據(jù)接口卡主要用于特定的數(shù)據(jù)采集行業(yè)中，主要有采用單片機(jī)MCU為控制核心的光纖通道數(shù)據(jù)接口卡，和采用FPGA和PCI總線的光纖通道數(shù)據(jù)接口卡，這兩種光纖通道數(shù)據(jù)接口卡對于單個設(shè)備、小容量的數(shù)據(jù)采集或者監(jiān)控基本夠用了，但是面對大容量、高速度、高保真的光纖網(wǎng)絡(luò)，這兩種光纖通道數(shù)據(jù)接口卡就無法勝任了，同時(shí)現(xiàn)有的光纖通道數(shù)據(jù)接口卡配置能力較弱，僅能實(shí)現(xiàn)簡單的配置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)在采用光纖通道數(shù)據(jù)接口卡來監(jiān)控和仿真光纖網(wǎng)絡(luò)時(shí)，采用單片機(jī)MCU為控制核心的光纖通道數(shù)據(jù)接口卡根本不適合高速光纖網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，采用PCI總線為接口的光纖通道數(shù)據(jù)接口卡，其數(shù)66MHZ的數(shù)據(jù)帶寬，無法滿足光纖網(wǎng)絡(luò)GHZ的帶寬需求，只能執(zhí)行簡單的數(shù)據(jù)采集作業(yè)，無法實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和仿真作業(yè)，同時(shí)現(xiàn)有的光纖通道數(shù)據(jù)接口卡配置能力較弱，僅能實(shí)現(xiàn)簡單的配置。
[0010]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，包括第一參考時(shí)鐘芯片、第二參考時(shí)鐘芯片，還包括中央處理器、光收發(fā)器、PC1-Express接口、FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，第一參考時(shí)鐘芯片、第二參考時(shí)鐘芯片均與中央處理器連接，中央處理器、PC1-Express接口、光收發(fā)器均與FPGA現(xiàn)場可編程門陣列連接；FPGA現(xiàn)場可編程門陣列包括FC數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)緩存、PC1-Express處理器、工作狀態(tài)寄存器組，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)緩存和PC1-Express處理器均與工作狀態(tài)寄存器組連接，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器連接數(shù)據(jù)緩存，數(shù)據(jù)緩存連接PC1-Express處理器。
[0011]本發(fā)明投入使用時(shí)，第一步，檢查、調(diào)試設(shè)備:檢查FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡各模塊之間、光收發(fā)器和光纖網(wǎng)絡(luò)、PC1-Express接口和計(jì)算機(jī)設(shè)備的硬件連接是否正常，如果出現(xiàn)異常，予以糾正。第二步，加電測試設(shè)備:啟動電源，確認(rèn)FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡和連接設(shè)備工作狀態(tài)是否正常，設(shè)備正常后才投入使用；第三步，調(diào)整配置設(shè)備:根據(jù)接入的光纖網(wǎng)絡(luò)、接入測試設(shè)備的狀況、監(jiān)控計(jì)算機(jī)的接口，配置FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，將配置程序?qū)懭隖PGA現(xiàn)場可編程門陣列；第四步，執(zhí)行任務(wù)，當(dāng)FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡工作時(shí)，各個光纖測試設(shè)備的數(shù)據(jù)通過光纖網(wǎng)絡(luò)輸入光收發(fā)器，光收發(fā)器接收光信號后，將光信號傳輸FPGA現(xiàn)場可編程門陣列的FC數(shù)據(jù)處理器，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器將光信號還原成電信號，通過數(shù)據(jù)緩存將數(shù)據(jù)傳輸速率提高，通過PC1-Express處理器傳輸給PC1-Express接口，通過PC1-Express接口進(jìn)入計(jì)算機(jī)或者相關(guān)設(shè)備；同時(shí)，相關(guān)設(shè)備的電信號數(shù)據(jù)，通過PC1-Express接口傳入FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，經(jīng)過數(shù)據(jù)緩存變速后，進(jìn)入FC數(shù)據(jù)處理器，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光收發(fā)器通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸給遠(yuǎn)端的光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。第一參考時(shí)鐘芯片、第二參考時(shí)鐘芯片為處理器提供異步時(shí)鐘，根據(jù)FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的工作負(fù)荷自行調(diào)整時(shí)鐘頻率，從而調(diào)整中央處理器的工作頻率，中央處理器還對FPGA現(xiàn)場可編程門陣列及其他板載芯片執(zhí)行管理職能。
[0012]FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的工作原理就是通過配置FPGA現(xiàn)場可編程門陣列的電路邏輯，來增加或移除功能，同時(shí)修補(bǔ)邏輯漏洞或者改善性能。[0013]和現(xiàn)有技術(shù)在監(jiān)控和仿真光纖網(wǎng)絡(luò)時(shí)，采用單片機(jī)或者PCI總線的弱配置能力光纖通道數(shù)據(jù)接口卡的技術(shù)方案相比，本發(fā)明采用包括FC數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)緩存、PC1-Express處理器、工作狀態(tài)寄存器組，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器的FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，它可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)光纖網(wǎng)絡(luò)的傳輸需求配置FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，最大程度地滿足光纖網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和運(yùn)行業(yè)務(wù)，這種卡制作工程周期短、配置靈活、定制成本低，采用Gbps級高速串行通信模式PC1-Express接口可以輕松實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和光纖數(shù)據(jù)卡之間進(jìn)行大容量、高負(fù)荷的數(shù)據(jù)交換。
[0014]為了進(jìn)一步優(yōu)化，提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的電路邏輯配置能力，實(shí)現(xiàn)更好的系統(tǒng)功能和電路邏輯，作為優(yōu)先，F(xiàn)PGA現(xiàn)場可編程門陣列為Xilinx XC5VLX110T。
[0015]FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，自身擁有的可編程輸入輸出單元、可配置邏輯塊、數(shù)字時(shí)鐘管理模塊、嵌入式塊RAM、布線資源、底層內(nèi)嵌功能單元、內(nèi)嵌專用硬核各模塊的性能和功能直接取決于其核心芯片。
[0016]以上是對FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡綜合可配置能力的進(jìn)一步改進(jìn)。Xilinx是FPGA現(xiàn)場可編程門陣列行業(yè)的技術(shù)先行企業(yè)，Virtex-5系列芯片是Xilinx公司推出的全球首款65nm FPGA產(chǎn)品，使用1.0V三柵極氧化層工藝,使用創(chuàng)新的ExpressFabric構(gòu)架并實(shí)現(xiàn)終極的系統(tǒng)集成平臺。XC5VLX110T屬于對低功耗串行I/O的高性能邏輯進(jìn)行優(yōu)化的LXT平臺。
[0017]為了進(jìn)一步優(yōu)化，提高FPGA現(xiàn)場可編程門陣列的配置程序讀寫操作能力，作為優(yōu)先，F(xiàn)PGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，還包括Flash存儲器，所述Flash存儲器連接FPGA現(xiàn)場可編程門陣列。
[0018]目前，行業(yè)中主要采用EPROM存儲器來存儲配置程序，EPROM存儲器存儲容量小，讀寫需要專用的讀寫器，無法適應(yīng)高性能FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的配置程序存儲和讀寫要求。
[0019]以上是對FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡配置程序數(shù)據(jù)管理能力的進(jìn)一步改進(jìn)。Flash存儲器是非易失存儲器，可以對其存儲器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程。它具有很高的可靠性、耐用性、讀寫速度快。采用Flash存儲器來存儲配置程序，F(xiàn)PGA現(xiàn)場可編程門陣列的核心芯片讀取配置程序的速度快，有利于快速啟動FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，同時(shí)Flash存儲器的高可靠性和耐用性，有利于配置程序的安全性。
[0020]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇Flash存儲器的型號。
[0021 ] 為了進(jìn)一步優(yōu)化，提高FPGA現(xiàn)場可編程門陣列數(shù)據(jù)處理能力，作為優(yōu)先，F(xiàn)PGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，還包括高速數(shù)據(jù)緩存器SRAM，所述高速數(shù)據(jù)緩存器SRAM連接FPGA現(xiàn)場可編程門陣列。
[0022]以上是對FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的數(shù)據(jù)讀取能力的進(jìn)一步改進(jìn)。高速數(shù)據(jù)緩存器SRAM具有靜止存儲的功能，不需要刷新電路就能保存它內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)，它具有讀寫時(shí)序簡單、速度快、工作穩(wěn)定等特點(diǎn)。采用高速數(shù)據(jù)緩存器SRAM為FPGA提供高速數(shù)據(jù)緩存，有利于提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡處理數(shù)據(jù)的能力，以適應(yīng)更高速、更大容量的數(shù)據(jù)傳輸載荷。
[0023]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇高速數(shù)據(jù)緩存器SRAM的型號。
[0024]為了進(jìn)一步優(yōu)化，提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的雙向數(shù)據(jù)傳輸能力，作為優(yōu)先，數(shù)據(jù)緩存包括接收緩存和發(fā)送緩存，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器連接接收緩存，接收緩存連接PC1-Express處理器，PC1-Express處理器連接發(fā)送緩存，發(fā)送緩存連接FC數(shù)據(jù)處理器。
[0025]以上是對FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的數(shù)據(jù)傳輸能力的進(jìn)一步改進(jìn)。雙向數(shù)據(jù)傳輸就是在兩個數(shù)據(jù)單元之間采用發(fā)送線和接受線各自獨(dú)立的方法，使數(shù)據(jù)在兩個方向上同時(shí)進(jìn)行傳送操作。將數(shù)據(jù)緩存分為接收緩存和發(fā)送緩存分別配置在發(fā)送線和接受線，采用FIFO這種先進(jìn)先出隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)DMA緩存部件，從而可大大提高轉(zhuǎn)發(fā)效率，降低轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，實(shí)現(xiàn)了流水線方式轉(zhuǎn)發(fā)FC幀，更能解決FC數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)速率與PC1-Express數(shù)據(jù)速率不同的問題。
[0026]為了進(jìn)一步優(yōu)化，提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的光信號轉(zhuǎn)換和收發(fā)能力作為優(yōu)先，光收發(fā)器的型號為FTRJ-8519-1-2.5。
[0027]以上是對FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換和收發(fā)能力的進(jìn)一步改進(jìn)。采用Finisar公司FTRJ-8519-1-2.5光收發(fā)器，它采用850nm激光器，提供2.125Gbps傳輸速率，具有良好的抖動和EMI特性。
[0028]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇光收發(fā)器的型號。
[0029]為了進(jìn)一步優(yōu)化，提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的外圍應(yīng)用擴(kuò)展能力，作為優(yōu)選，F(xiàn)PGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，還包括接口芯片MAX1482、RS485接口、RS422接口，RS485接口、RS422接口均與接口芯片MAX1482相連，接口芯片MAX1482連接FPGA現(xiàn)場可編程門陣列。
[0030]以上是對FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的應(yīng)用擴(kuò)展能力的進(jìn)一步改進(jìn)。計(jì)算機(jī)和和智能設(shè)備一般是通過RS485接口和RS422接口同數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、存儲，從而監(jiān)控和運(yùn)行功能。MAX1482接口芯片是低功率的全雙工接口芯片，它可以實(shí)現(xiàn)低EMI和低反射的和RS485接口、RS422接口進(jìn)行通信，RS485接口和RS422接口都是全雙工通信接口。這種采用接口芯片的系統(tǒng)具有豐富的外圍控制接口和通信接口。
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇接口芯片的型號。
[0032]為了進(jìn)一步優(yōu)化，提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡對系統(tǒng)各模塊的管理能力，作為優(yōu)選，中央處理器為Cortex-M3核ARM微處理器LPC1769。
[0033]以上是對FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的系統(tǒng)管理能力的進(jìn)一步改進(jìn)。Cortex-M3核ARM微處理器LPC1769，是面向行業(yè)嵌入式市場的低功耗的芯片，它具有JTAG接口，支持JTAG調(diào)試，提供了專門的指令追蹤單元。對FPGA現(xiàn)場可編程門陣列和其他功能模塊具有很強(qiáng)的管理能力。
[0034]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇中央處理器的型號。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1.和現(xiàn)有技術(shù)在來監(jiān)控和仿真光纖網(wǎng)絡(luò)時(shí)，采用單片機(jī)或者PCI總線的弱配置能力光纖通道數(shù)據(jù)接口卡的技術(shù)方案相比，本發(fā)明采用包括FC數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)緩存、PC1-Express處理器、工作狀態(tài)寄存器組，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器的FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，它可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)光纖網(wǎng)絡(luò)的傳輸需求配置FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，最大程度地滿足光纖網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和運(yùn)行業(yè)務(wù)，這種卡制作工程周期短、配置靈活、定制成本低，采用Gbps級高速串行通信模式PC1-Express接口可以輕松實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和光纖數(shù)據(jù)卡之間進(jìn)行大容量、高負(fù)荷的數(shù)據(jù)交換。[0036]2.本發(fā)明采用ARM架構(gòu)的處理器來管理FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，F(xiàn)lash存儲器來存儲FPGA現(xiàn)場可編程門陣列的配置程序，將數(shù)據(jù)緩存模塊分為接收緩存和發(fā)送緩存適應(yīng)數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)男枰?，它具有工作性能?qiáng)大，可配置能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定性好、可靠性高等特點(diǎn)。
[0037]3.本發(fā)明采用接口芯片MAX1482、RS485接口、RS422接口，可以實(shí)現(xiàn)更多的智能設(shè)備的接入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、存儲，從而實(shí)現(xiàn)對光纖網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和運(yùn)行功能。
[0038]本發(fā)明解決了在監(jiān)控和仿真光纖網(wǎng)絡(luò)時(shí)，采用單片機(jī)或者PCI總線的弱配置能力光纖通道數(shù)據(jù)接口卡無法實(shí)現(xiàn)對大容量、高速的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效監(jiān)控和運(yùn)行的技術(shù)問題，它可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)光纖網(wǎng)絡(luò)的傳輸需求配置FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，最大程度地滿足光纖網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和運(yùn)行業(yè)務(wù)，這種卡制作工程周期短、配置靈活、定制成本低，具有很好的產(chǎn)業(yè)價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]為了更清楚地說明本發(fā)明的實(shí)施例，下面將對描述本發(fā)明實(shí)施例中所需要用到的附圖作簡單的說明。顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，還可以根據(jù)下面的附圖，得到其它附圖。
[0040]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041 ] 為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。顯而易見的，下面所述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明實(shí)施例中的一部分，而不是全部?；诒景l(fā)明記載的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下得到的其它所有實(shí)施例，均在本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。
[0042]實(shí)施例一:
如圖1所示，本發(fā)明，包括第一參考時(shí)鐘芯片、第二參考時(shí)鐘芯片，中央處理器、光收發(fā)器、PC1-Express接口、FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，第一參考時(shí)鐘芯片、第二參考時(shí)鐘芯片均與中央處理器連接，中央處理器、PC1-Express接口、光收發(fā)器均與FPGA現(xiàn)場可編程門陣列連接；FPGA現(xiàn)場可編程門陣列包括FC數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)緩存、PC1-Express處理器、工作狀態(tài)寄存器組，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)緩存和PC1-Express處理器均與工作狀態(tài)寄存器組連接，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器連接數(shù)據(jù)緩存，數(shù)據(jù)緩存連接PC1-Express處理器。
[0043]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際施工環(huán)境和工件的要求自由選擇組件的參數(shù)。
[0044]實(shí)施例二:
為了提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡綜合可配置能力，本實(shí)施例在實(shí)施例一基礎(chǔ)上進(jìn)一步地改進(jìn)，本實(shí)施例的FPGA現(xiàn)場可編程門陣列為Xilinx XC5VLX110T。
[0045]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇FPGA現(xiàn)場可編程門陣列核心芯片的型號。
[0046]實(shí)施例三:
為了提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡配置程序數(shù)據(jù)管理能力，本實(shí)施例在實(shí)施例一?二的任意一個實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地改進(jìn)，本實(shí)施例的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，還包括Flash存儲器，F(xiàn)lash存儲器連接FPGA現(xiàn)場可編程門陣列。
[0047]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇Flash存儲器的型號。
[0048]實(shí)施例四:
為了提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的數(shù)據(jù)讀取能力，本實(shí)施例在實(shí)施例一?三的任意一個實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地改進(jìn)，本實(shí)施例的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，還包括高速數(shù)據(jù)緩存器SRAM，高速數(shù)據(jù)緩存器SRAM連接FPGA現(xiàn)場可編程門陣列。
[0049]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇高速數(shù)據(jù)緩存器SRAM的型號。
[0050]實(shí)施例五:
為了提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的數(shù)據(jù)傳輸能力，本實(shí)施例在實(shí)施例一?四的任意一個實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地改進(jìn)，本實(shí)施例的數(shù)據(jù)緩存包括接收緩存和發(fā)送緩存，F(xiàn)C數(shù)據(jù)處理器連接接收緩存，接收緩存連接PC1-Express處理器，PC1-Express處理器連接發(fā)送緩存，發(fā)送緩存連接FC數(shù)據(jù)處理器。
[0051]實(shí)施例六:
為了提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換和收發(fā)能力本實(shí)施例在實(shí)施例一?五的任意一個實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地改進(jìn)，本實(shí)施例的
FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，光收發(fā)器的型號為FTRJ-8519-1-2.5。
[0052]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇光收發(fā)器的型號。
[0053]實(shí)施例七:
為了提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的應(yīng)用擴(kuò)展能力，本實(shí)施例在實(shí)施例一?六的任意一個實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地改進(jìn)，本實(shí)施例的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，還包括接口芯片MAX1482、RS485接口、RS422接口，RS485接口、RS422接口均與接口芯片MAX1482相連，接口芯片MAX1482連接FPGA現(xiàn)場可編程門陣列。
[0054]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇接口芯片的型號。
[0055]實(shí)施例八:
為了提高FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡的系統(tǒng)管理能力，本實(shí)施例在實(shí)施例一?三的任意一個實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地改進(jìn)，本實(shí)施例的中央處理器為CorteX-M3核ARM微處理器LPC1769。
[0056]本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求自由選擇中央處理器的型號。
[0057]如上所述便可實(shí)現(xiàn)該發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，包括第一參考時(shí)鐘芯片、第二參考時(shí)鐘芯片，其特征在于:還包括中央處理器、光收發(fā)器、PC1-Express接口、FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，所述第一參考時(shí)鐘芯片、第二參考時(shí)鐘芯片均與中央處理器連接，所述中央處理器、PC1-Express接口、光收發(fā)器均與FPGA現(xiàn)場可編程門陣列連接； 所述FPGA現(xiàn)場可編程門陣列包括FC數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)緩存、PC1-Express處理器、工作狀態(tài)寄存器組，所述FC數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)緩存和PC1-Express處理器均與工作狀態(tài)寄存器組連接，所述FC數(shù)據(jù)處理器連接數(shù)據(jù)緩存，所述數(shù)據(jù)緩存連接PC1-Express處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，其特征在于:所述的FPGA現(xiàn)場可編程門陣列為Xilinx XC5VLX110T。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，其特征在于:還包括Flash存儲器，所述Flash存儲器連接FPGA現(xiàn)場可編程門陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，其特征在于:還包括高速數(shù)據(jù)緩存器SRAM，所述高速數(shù)據(jù)緩存器SRAM連接FPGA現(xiàn)場可編程門陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)緩存包括接收緩存和發(fā)送緩存，所述FC數(shù)據(jù)處理器連接接收緩存，所述接收緩存連接PC1-Express處理器,所述PC1-Express處理器連接發(fā)送緩存,所述發(fā)送緩存連接FC數(shù)據(jù)處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，其特征在于:所述的光收發(fā)器的型號為 FTRJ-8519-1-2.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，其特征在于:還包括接口芯片 MAX1482、RS485 接 口、RS422 接 口，所述 RS485 接 口、RS422 接口 均與接 口 芯片 MAX1482 相連，所述接口芯片MAX1482連接FPGA現(xiàn)場可編程門陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FPGA可配置的光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)卡，其特征在于:所述的中央處理器為Cortex-M3核ARM微處理器LPC1769。
【文檔編號】H04B10/077GK103475413SQ201310414083
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】胡鋼, 邱昆 申請人:成都成電光信科技有限責(zé)任公司