万兆以太网技术的研究与实现

为了提高通信系统的数据吞吐量,增加系统集成度,在IEEE 802.3ae标准的基础上,对万兆以太网技术进行了研究并实现。万兆以太网技术是基于FPGA实现的,FPGA完成的主要工作包括:完成与上层软件的指令和数据交互、数据的组帧/解帧、与物理层的接口管理等。物理层发送端主要完成数据对齐、变速并加扰、并串转换等工作,将串行数据发送给光电转换模块,接收端正好相反。经过万兆以太网标准仪器测试,传输速率达到了10 Gb/s,大大提高了系统间数据传输的速度和效率,简化了系统结构。     

基于FPGA的8B/10B编解码设计

为提高8B/10B编解码的工作速度和简化逻辑方法,提出一种基于FPGA的8B/10B编解码系统设计方案.与现有的8B/10B编解码方案相比,该方案是一种利用FPGA实现8B/10B编解码的模块方法,接收模块在收到外部发送的并行数据时,通过直接查找映射的方法转换成利于传输的串行信号.串行信号经串并行转换模块,将数据经10B/8B解码模块解码还原成原始数据.为了更好实现数据的传输,系统加入了极性偏差RD控制.结果表明,该8B/10B编解码系统设计方案传输数据稳定,满足设计要求.     

基于FPGA的1553B总线接口设计与验证

为降低成本,提高设计灵活性,提出一种基于FPGA的1553B总线接口方案;采用自顶向下的设计方法,在分析1553B总线接口工作原理和响应流程的基础上,完成了接口方案各FPGA功能模块设计;对关键模块编写VHDL代码,并采用Active-HDL软件进行了仿真;以Virtex-5 FPGA开发板和PC机为验证平台,在FPGA中分别模拟BC与RT,在PC机指令下进行了BC与RT功能模块间的收发测试,结果表明系统能在协议规定的1 MHz数据率下稳定运行;同时,为提升接口性能,采用光纤代替传统电缆传输介质,利用FPGA内嵌Rocket IO内核进行了传统1553协议数据的光纤传输,速率可达3 Gb/s以上。     

多串口并行通信数据传输系统设计

传统多串口并行通信数据传输系统无法自主获取串口号,需手动选择再打开串口,需要使用者事先了解接口编码,这无形增加了系统的工作时间。为此,设计一种基于FPGA的多串口并行通信数据传输系统,该系统中的串口数据接收模块采集多串口数据,并通过控制寄存器达到控制通信数据波特率的目的。系统利用NiosⅡ处理器使8种信道共同进行传输工作,其将数据传输到并串转换模块。并串转换模块对输出的8位并行数据添加通道标识、并串转换处理,再将处理后的并行数据传递到串口输出选择模块中。依据数据脉冲上升沿设计串口输出选择模块,该模块通过多路分配器将有数据通道的数据串行逐位送出。系统在软件中进行了传输设计、NiosⅡ处理器流程设计以及通信设备类的设计与封装。实验结果表明,所设计系统在FPGA上正确实现了8个串口数据的传输,并且具有较高的数据接收成功率。     

激光信号采集的FPGA控制

针对激光信号采集的要求,提供了一个典型的工作原理框图,并对其中数据采集和传输中关键模块的设计作了详细的描述,其中D/A转换模块负责在对激光信号探测前,完成对探测器前置放大器的调零,A/D采集模块负责对激光信号的数据采集和数据转换,并通过串口将打包后的数据上传到上位机,串口模块则负责接受来自上位机的指令和对采集信号数据的上传.实验结果表明:能够正确接受上位机指令,实现前置放大器的调零和对采集过程的控制,并将这些数据通过以速度为115200bit/s的串口形式上传给上位机,得到了200f/s的上传速度.     

激光传感通信技术的智慧医疗监测系统

将激光传感通信技术应用在智慧医疗监测领域,设计高监测精度、高传输速率的智慧医疗监测系统。利用激光传感技术设计体温测量模块,模块采用F-P腔匹配滤波解调方法,泵浦源发射光产生宽带光在谐振腔生成激光,抵达光栅后原路反射到达F-P腔中心波长解调,光电探测器接收光栅反射光与F-P腔透射光的卷积,获取体温监测信号;激光跳频通信模块FPGA以串口为中介发送、接收医疗数据,模块的ASK基带编码激光调制依据调制激光循环频率随调制信号基带频率的变换的原理,计算可变基频调制信号,实现医疗数据通信传输。得到以下实验结论:体温测量模块能够提升中心波长,节约模块测量人体体温用时;激光通信模块可连续传输医疗数据,运行稳定。     

基于PC/104总线的多功能扩展模块设计

工业控制系统中进行控制的PC/104总线计算机往往需要以多种方式的通信,多种功能的数据处理。论文介绍了按照PC/104标准开发带有4个串行口(2个9线RS-232、2个RS-485/442)和1个A/D数据转换及8路数字量输入输出的多功能、通用型扩展模块的方法,设计中所有的控制逻辑都由一块FPGA来实现,A/D转换后的数据也由FPGA中所设计的FIFO来进行缓冲。     

基于FPGA的多路数字量采集模块设计

针对测控系统中监测信号较多的情况,提出了一种基于FPGA的多路数字信号采集模块设计。采集数字信号的高低状态和测量其中一路信号的频率,并采集脉冲信号的脉宽和时延,通过FPGA将数据编帧上传给上位机。结合FPGA、大容量FIFO的特点,设计了光电隔离电路、FIFO电路、FPGA配置电路等。实现了USB2．0与上位机通信,通过上位机应用软件和驱动程序实现模块与PC机实时通信和控制。该设计方案结构灵活、控制简单、可靠性较高。     

基才FPGA的多路数字量采集模块设计

针对测控系统中监测信号较多的情况,提出了一种基于FPGA的多路数字信号采集模块设计.采集数字信号的高低状态和测量其中一路信号的频率,并采集脉冲信号的脉宽和时延,通过FPGA将数据编帧上传给上位机.结合FPGA、大容量FIFO的特点,设计了光电隔离电路、FIFO电路、FPGA配置电路等.实现了USB2.0与上位机通信,通过上位机应用软件和驱动程序实现模块与PC机实时通信和控制.该设计方案结构灵活、控制简单、可靠性较高.     

基于激光的航空发动机转子部件参数非接触传输系统

为满足航空发动机转子参数的高速实时采集需求,设计了一种基于无线激光的航空发动机转子部件参数的非接触传输系统。系统通过转子端采集模块将发动机转子参数,如温度与压力信号等,编码后组成标准以太网帧并通过激光发射出去,在接收端通过光电转换接收数据后对数据进行解串,再通过以太网口上传给上位机接收程序对采集到的参数信号进行解析。本设计采用激光通信技术,通信速率可达到100Mbps,为航空发动机非接触参数传输提供了一种可靠的方法。     

ISO/IEC7816-3串行通信协议的FPGA实现

为了完成并行数据格式DSP和串行数据格式SIM卡间的通信,基于ISO/IEC7816-3串行通信协议,在FPGA平台上实现了他们之间的通信.FPGA完成了从DSP数据到SIM卡的数据并/串转换与写入,SIM接收到数据信息后会返回信息,FPGA完成返回数据的串/并转换以及回传到DSP.此方案不仅解决了DSP与SIM卡间串行通信问题而且与软件实现方案相比,大大减少了通信时间.     

一种低延时的多通道8B/10B编码器设计

针对当前10 Gb/s以上高速SerDes接口中的8B/10B编码需求,在传统的多通道编码器上对其结构进行改进,加入了极性快速产生模块,降低了编码器内部通道的等待时间,提升了并行编码的效率,在提高了数据传输速率的同时,降低了编码输出延时。电路的仿真结果表明:编码器在四通道与八通道模式下,数据传输速率分别达到了20.6 Gb/s与38.4 Gb/s,编码输出延时均为1个时钟周期,填补了国内低延时高速8B/10B编码器的空白。     

基于差分编码技术的12.5 Gbit/s高速SerDes发射机

研究并设计了一种基于差分编码技术的12.5 Gbit/s高速SerDes发射机.该电路由并串转换模块、去加重控制模块和驱动模块组成.驱动模块采用电流模逻辑异或门结构,动态负载的加入可以在降低功耗的同时实现与传输线的阻抗匹配.首次提出在并串转换模块中加入差分编码电路的解决方案,以保证原码输出,从而使数据在发射机内完成差分...     

基于ＦＰＧＡ和单片机的数字示波器设计仿真及实现

使用EDA技术设计了一种通过现场可编程逻辑门阵列（FPGA）来实现数字示波器,采用FPGA加单片机为核心的顶层设计方案。输入信号通过AC/DC耦合电路、衰减电路和程控放大等电路进行调整,经过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号后送到FPGA内进行频率计算、数据存储并控制模块不停采集数据,单片机将筛选后的数据通过串口发送给上位机实现波形检测。系统采用自上而下的设计方法分析各个电路模块,使用Verilog HDL语言设计各电路模块并在QuartusⅡ软件环境仿真实现。通过硬件测试系统各功能正常,整个系统集成度高、成本低廉且使用方便。     

622 Mbit/s大气激光通信机与10/100 Mb·s-1自适应收发器的设计及集成

研制了一款用于622 Mbit/s大气激光通信机的10/100 Mb*s-1自适应以太网光纤收发器并将其集成到通信终端机模块中.该收发器以高性能的光电介质转换芯片ML6652为核心,配以必要的光收发模块和网络接口等外围器件,实现了以太网光电转换设计.从收发器主要元器件的选择、系统设计和印刷电路板设计电磁屏蔽几个方面介绍了光纤收发器的设计.整个系统具有速率高、耗能小、结构紧凑、人眼安全的特点.     

LVDS三线同步串口的传输速率

搭建了一个合理的试验平台,利用FPGA产生10bit数字自校图形,经过LVDS同步串口传输,在数据接收端处理串转并数据送入图像采集卡,通过实时观察接收图形是否正常来判断该传输速率下的可靠性。分别研究了基于FPGA片内低压差分模块和专业差分转换芯片的两种应用方案。通过大量试验得出结论:两种方案的最高传输速率,前者约能达到152Mbit/s,后者约为125.2Mbit/s。考虑到工程实际中可能面临的各种复杂应用环境,推荐适当降额应用。     

基于8B/10B扰码理论的RS485通信技术研究

RS485通信在工业场合应用非常广泛,特别是在煤矿井下,经常采用这种传输方式进行远距离通信。但是,由于长距离通信电缆具有寄生电容等因素,使得传统的传输方法遇到特定的不平衡序列时,传输波形容易发生失真,为了避免这种情况,采用通信上广为应用的8B/10B扰码通信方法,将需要发送的数据经过扰码编码后再传输,接收端将收到的数据解码后还原原始数据。由于该通信方式将传输的数据充分的平衡和整型,有利于接收端的同步接收和解码。通过仿真数据也说明,在同样的条件下,采用8B/10B扰码通信方法比传统的RS485通信方法更有优势。这种通信方式计算简单,对硬件资源要求不高,特别适用于煤矿井下的RS485远距离通信。     

一种用于旋转环境的无线激光数据传输模块设计

针对在发动机高速旋转状态下,其叶片的应力和温度等参数的测量需求,提出一种基于无线激光通信的数据传输模块。该模块由发动机转子端的发射部分和地面接收部分构成。发射部分将叶片采集的测量数据通过激光驱动电路采用直接调制的方法驱动激光二极管以光信号的形式发送给地面。地面接收部分通过光电探测电路将光信号转换为数字信号并传输给计算机进行处理。搭建了实验测试平台,测试结果表明无线激光数据传输模块在50cm的传输距离下可达到18MB/s的数据传输速率。     

基于FPGA的IC卡通信接口设计

IC卡又称智能卡,是用于个人识别信息及用户与系统之间数据管理的集成电路芯片模块。依据通信机具体的通信协议,在基于FPGA技术和VHDL语言的基础上,运用了QuartusⅡ工具,将工程模块化设计,实现了外界与IC卡的通信。最后附上了IC卡的开机自检指令响应,验证了设计的正确性。文中涉及数据传输的串并/并串转换、先进先出堆栈（FIFO）、数据的异步半双工传输以及状态机原理,对EDA设计具有一定的实用价值。     

基于FPGA的色彩空间转换系统设计

对TVP5150视频解码器输出的ITU-R BT.656格式数据,采用Xilinx公司Virtex-4系列的FPGA作为主控芯片,设计了一种色彩空间转换系统,重点描述了系统的整体设计、TVP5150芯片的配置和FPGA内部色彩空间转换系统的设计,包括解交织模块、串并转换模块、颜色空间转换模块、帧缓存模块和VGA时序和控...