《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于FPGA的通用光纤通信系统设计
2020年电子技术应用第9期
杨春玲，左 令
哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院，黑龙江 哈尔滨150001
摘要： 光纤通信系统在工业现场应用日益广泛，针对现有光纤通信系统通用性、灵活性不足等问题，设计了一套通用性强、结构轻便的光纤通信系统。采用FPGA作为主控制器，通过USB3.0总线从上位机接收指令及数据，然后在光纤通信链路上完成数据发送与接收，并控制串化-解串器芯片和光电转换模块完成信号形式的转换与传递。实验结果表明，系统在1.6 Gb/s的有效速率下长时间通信无误码出现，能够正确可靠地执行数据传输任务。
關(guān)鍵詞： 光纤通信 FPGA USB3.0 逻辑设计
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(lái)，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(chǎng)的通信，但現(xiàn)有的光纖通信系統(tǒng)存在一些不足。國(guó)外的成熟系統(tǒng)價(jià)格昂貴、技術(shù)壟斷，且用戶無(wú)法根據(jù)需求對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行改動(dòng)。國(guó)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(chǎng)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(jiǎn)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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