基于IEEE1394b數(shù)據(jù)的光傳輸系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于IEEE 1394b數(shù)據(jù)的光傳輸系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，高速數(shù)據(jù)傳輸在航空電子方面需求越來越廣泛，導彈、雷達、空間飛行器所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量和對數(shù)據(jù)傳輸帶寬的需求不斷增大，特別是基于武器系統(tǒng)或衛(wèi)星平臺的目標特征捕捉系統(tǒng)，其主要功能為通過傳感器陣列實現(xiàn)目標探測、跟蹤等多任務處理功能，對圖像采集速率、傳輸距離、抗電磁干擾能力和數(shù)據(jù)傳輸速率都有很高要求，并且傳輸過程需要具有良好的實時性、可靠性。
[0003]IEEE1394b總線在航空、航天、車輛等眾多領域具有廣闊的發(fā)展空間和應用拓展?jié)摿?，帶寬可支持最?00Mbps，支持等時傳輸模式，很好的解決高速數(shù)據(jù)傳輸實時性問題，適合目前高速數(shù)據(jù)傳輸特殊需求。另現(xiàn)階段便攜式通訊和測試設備發(fā)展越來越迅速，嵌入式IEEE1394b應用開發(fā)得到越來越多的應用。同時，光轉(zhuǎn)換器件和工程化應用技術日益成熟，光傳輸技術成為當前高速和長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖顑?yōu)選擇，其具有良好的抗電磁干擾能力，傳輸距離得到很好的保證，IEEE1394b通過匹配電路轉(zhuǎn)接到光纖接口可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長距離傳輸。綜上考慮，嵌入式IEEE1394b光纖通訊開發(fā)具有重要的應用價值。
[0004]但IEEE1394b拓撲結構具有一定的局限性，IEEE1394b光纖通訊不能直接通過光纖路由器進入高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)。
[0005]光纖通道協(xié)議(Fiber Channel，F(xiàn)C)是一種高速串行總線協(xié)議，具有高帶寬、高可靠性、低延時、傳輸距離遠、拓撲靈活的優(yōu)點，支持多種上層協(xié)議。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有IEEE1394b拓撲結構具有局限性光纖通訊不能直接通過光纖路由器進入高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)的問題，提供了一種基于IEEE1394b數(shù)據(jù)的光傳輸系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明所述基于IEEE1394b數(shù)據(jù)的光傳輸系統(tǒng)，該光輸出系統(tǒng)包括嵌入式IEEE 1394b光纖電路、IEEE 1394b映射光纖通道協(xié)議電路和FPGA ；
[0008]嵌入式IEEE 1394b光纖電路包括IEEE 1394b鏈路層、IEEE 1394b物理層、匹配電路和第一光模塊，
[0009]FPGA的1394應用層模塊通過PCI總線連接IEEE 1394b鏈路層，IEEE 1394b鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸端與IEEE 1394b物理層的數(shù)據(jù)傳輸端相連接，IEEE 1394b物理層的數(shù)據(jù)傳輸端與匹配電路的數(shù)據(jù)傳輸端相連接，匹配電路的數(shù)據(jù)傳輸端與第一光模塊的數(shù)據(jù)傳輸端相連接;
[0010]IEEE1394b映射光纖通道協(xié)議電路包括第一 SerDes模塊、第二 SerDes模塊、第二光模塊和電接口模塊，
[0011]FPGA的1394映射FC模塊通過1394數(shù)據(jù)線連接第一 SerDes模塊，F(xiàn)PGA的1394映射FC模塊通過FC數(shù)據(jù)線連接第二 SerDes模塊，第一 SerDes模塊的數(shù)據(jù)傳輸端與電接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸端相連接，第二 SerDes模塊的數(shù)據(jù)傳輸端與第二光模塊的數(shù)據(jù)傳輸端相連接。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點:IEEE1394b是一種實時性強、可靠性高、應用廣泛的高速串行總線，光傳輸技術具有良好的抗電磁干擾能力和傳輸距離長的優(yōu)勢，基于兩者優(yōu)勢提出了基于IEEE1394b數(shù)據(jù)的光傳輸系統(tǒng)，本發(fā)明以FPGA為核心控制器，基于IEEE1394b等時傳輸機制，采用片上系統(tǒng)構建PCI總線控制器以實現(xiàn)IEEE1394b鏈路層接口控制，并完成IEEE1394b的嵌入式系統(tǒng)DMA驅(qū)動開發(fā)，基于PSpice電路仿真設計IEEE1394b物理層電轉(zhuǎn)光匹配電路。同時，所實現(xiàn)的IEEE1394b映射光纖通道協(xié)議完成IEEE1394b總線與光纖通道的互連，并解決IEEE1394b總線不能進入光纖路由器組網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲結構局限性，本發(fā)明能夠適應當前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)嵌入式、高速、長距離和高實時性需求。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明所述基于IEEE1394b數(shù)據(jù)的光傳輸系統(tǒng)的原理圖；
[0014]圖2是本發(fā)明所述匹配電路的結構示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明所述DMA數(shù)據(jù)驅(qū)動的流程圖；
[0016]圖4是【具體實施方式】三中DMA的實現(xiàn)過程流程圖；
[0017]圖5是FPGA的1394映射FC模塊的IP核的邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于IEEE1394b數(shù)據(jù)的光傳輸系統(tǒng)，該光輸出系統(tǒng)包括嵌入式IEEE1394b光纖電路、IEEE1394b映射光纖通道協(xié)議電路和FPGA ；
[0019]嵌入式IEEE 1394b光纖電路包括IEEE 1394b鏈路層、IEEE 1394b物理層、匹配電路和第一光模塊，
[0020]FPGA的1394應用層模塊通過PCI總線連接IEEE 1394b鏈路層，IEEE 1394b鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸端與IEEE 1394b物理層的數(shù)據(jù)傳輸端相連接，IEEE 1394b物理層的數(shù)據(jù)傳輸端與匹配電路的數(shù)據(jù)傳輸端相連接，匹配電路的數(shù)據(jù)傳輸端與第一光模塊的數(shù)據(jù)傳輸端相連接;
[0021]IEEE1394b映射光纖通道協(xié)議電路包括第一 SerDes模塊、第二 SerDes模塊、第二光模塊和電接口模塊，
[0022]FPGA的1394映射FC模塊通過1394數(shù)據(jù)線連接第一 SerDes模塊，F(xiàn)PGA的1394映射FC模塊通過FC數(shù)據(jù)線連接第二 SerDes模塊，第一 SerDes模塊的數(shù)據(jù)傳輸端與電接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸端相連接，第二 SerDes模塊的數(shù)據(jù)傳輸端與第二光模塊的數(shù)據(jù)傳輸端相連接。
[0023]本實施方式中，嵌入式IEEE1394b光纖電路用于將IEEE1394b與光纖結合，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的長距離傳輸。IEEE1394b映射光纖通道協(xié)議電路用于實現(xiàn)IEEE1394b映射光纖通道協(xié)議。
[0024]本實施方式中，光纖具有較強的抗干擾能力，IEEE1394b等時傳輸模塊具有較好的實時性，并且，嵌入式的開發(fā)能夠使嵌入式IEEE1394b光纖實現(xiàn)電路靈活地嵌入不同的系統(tǒng)中。
[0025]本實施方式中，嵌入式IEEE1394b光纖實現(xiàn)電路解決了 IEEE1394b總線網(wǎng)絡拓撲結構的局限性，也是對傳統(tǒng)IEEE1394b設備的兼容和平滑升級。
[0026]本實施方式中，F(xiàn)PGA采用的是Altera公司的Cyclone III系列的EP3C120F780I7，支持片上系統(tǒng)編程。片上系統(tǒng)功能是控制IEEE1394b鏈路層芯片實現(xiàn)IEEE1394b異步和等時DMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P事務層功能，并對數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)進行緩存處理。為了設計的靈活性，采用TI公司的獨立的鏈路層芯片TSB82AA2和物理層芯片TSB81BA3。
[0027]本實施方式中，第一光模塊和第二光模塊軍米用武漢電信器件公司的RTXM192-xxx (DDM)型號SFP (小型熱插拔)收發(fā)器，它是單模光纖(SMF)，多模光纖(MMF)中心玻璃芯較粗(50或62.5um)，可傳多種模式的光，但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。單模光纖中心玻璃芯很細，其模間色散很小，適用于遠程通訊，此光纖可達到2.125Gbps的傳輸速率。
[0028]本實施方式中，第一 SerDes是為了把電纜上串行IEEE1394b數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)連接到FPGA上，是實現(xiàn)IEEE1394b映射光纖通道協(xié)議的輸入；第二 SerDes是一種8B/10B編碼SerDes，是FC協(xié)議FC-O層的功能實現(xiàn)，將FC數(shù)據(jù)進行8B/10B編碼為1bit代碼，然后將其串行化為單一信號對，是實現(xiàn)IEEE1394b映射光纖通道協(xié)議的輸出。
[0029]【具體實施方式】二:下面結合圖2說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述匹配電路包括終端網(wǎng)絡電路和電平轉(zhuǎn)換電路；
[0030]終端網(wǎng)絡電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容Cl、電容C2和電容C3 ;
[0031]電阻Rl的一端連接IEEE1394b物理層的TPB+端口，電阻Rl的另一端同時連接電阻R2的一端和比較器的第一輸入端，電阻R2的另一端連接IEEE1394b物理層的TPB-端口，比較器的第一輸入端同時連接電阻R3的一端和電容Cl的一端，電阻R3的另一端和電容Cl的另一端同時接地，電阻R4的一端連接IEEE1394b物理層的TPA+端口，電阻R4的另一端同時連接電阻R5的一端、電容C2的一端和電容C3的一端，電阻R5的另一端連接IEEE1394b物理層的TPA-端口，電容C2的另一端和電容C3的另一端同時接地；
[0032]電平轉(zhuǎn)換電路包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12和電阻R13 ；
[0033]電阻R6的一端和電阻R8的一端同時連接到第一光模塊的TX+端口上，電阻R7的一端和電阻R9的一端同時連接到第一光模塊的TX-端口上，電阻R6的另一端和電阻R7的另一端同時連接3.3V電壓，電阻R8的另一端和電阻R9的另一端同時接地；
[0034]電阻RlO的一端和電阻R12的一端同時連接到第一光模塊的RX+端口上，電阻Rll的一端和電阻R13的一端同時連接到第一光模塊的RX-端口上，電阻RlO的另一端和電阻Rll的另一端同時連接3.3V電壓，電阻R12的另一端和電阻Rl3的另一端同時接地；
[0035]比較器的第二輸入端為0.8V，比較器的輸出端連接第一光模塊的TX_ENANLE端P ;
[0036]IEEE1394b物理層的TPB+端口連接電容C4的一端，電容C4的另一端連接第一光模塊的TX+端口，IEEE1394b物理層的TPB-端口連接電容C5的一端，電容C5的另一端連接第一光模塊的TX-端口，IEEE1394b物理層的TPA+端口連接電容C6的一端，電容C6的另一端連接第一光模塊的RX+端口，IEEE1394b物理層的TPA-端口連接電容C7的一端，電容C7的另一端連接第一光模塊的RX-端口。
[0037]本實施方式中，不同的光纖收發(fā)器的接口電平可能不一樣，為了解決接口電平的一致問題，光纖收發(fā)器和IEEE1394b物理層芯片需要匹配電路。匹配電路如圖2所示，主要包括兩個部分:終端網(wǎng)絡電路和電平轉(zhuǎn)換電路。
[0038]IEEE1394b是帶寬為800Mbps的高速信號，需要考慮阻抗匹配對信號完整性的影響，TSB81BA3每端口的終端匹配網(wǎng)絡實際上是一個簡單的阻容網(wǎng)絡，輸出端TPB土和輸入端TPA土并不一致。本實施方式中光纖收發(fā)器采用的是具有自診斷功能的RTXM192，其需要外置的差分LVPECL (低壓正射極耦合邏輯)電平，而TSB81BA3差分LVPECL電平的輸入為片內(nèi)偏置，因此，兩者之間采用交流耦合的方式，耦合電容大小通過PSpice進行硬件仿真得到，仿真結果表明其值為I yF左右時耦合效果較好。電平轉(zhuǎn)換電路本實施方式