基于FPGA的图像光纤传输系统设计

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基于FPGA的光纤通信系统设计与开发

基于FPGA的光纤通信系统设计与开发

基于FPGA的光纤通信系统设计与开发光纤通信系统是一种传输信息的方式,通过将信息转化成光信号,然后通过光纤将光信号传输到终端接收器,终端接收器将光信号转化成原始信息。

光纤通信系统具有传输速度快、信号传输距离远、抗干扰性能强等优点,在现代通信、网络、医疗等领域得到了广泛的应用。

基于FPGA的光纤通信系统是一种新型的光通信系统,它借助FPGA芯片的高度集成度、灵活性和可编程性,在光纤通信系统的设计和开发方面具有很大的优势。

下面,我们就从光纤通信系统的原理、FPGA芯片的特点以及基于FPGA的光纤通信系统的设计与开发等方面,探讨一下基于FPGA的光纤通信系统。

一、光纤通信系统原理光纤通信系统是通过光信号传输信息的一种通信方式。

它采用纤维光缆作为信号传输介质,将信息转化成光信号,然后通过光缆将光信号传输到接收端,再将光信号转化成原始信息。

光信号是由激光器产生的,经过调制后转化为光脉冲信号,然后通过光纤传输。

光纤通信系统具有以下优点:1. 传输速度快:光信号传输速度很快,可以达到光速的99.9%以上。

2. 信号传输距离远:在光纤通信中,光的传输距离几乎不受限制,通常可以达到几公里甚至几十公里以上。

3. 抗干扰性能强:光信号不容易受到外界干扰,因此在传输过程中信号几乎不会失真,保证了信息的可靠性。

二、FPGA芯片特点FPGA是一种可编程逻辑器件,具有高度集成度、灵活性和可编程性等特点。

在光纤通信系统中,FPGA可以作为主控芯片,在光信号的调制、解调、传输等方面具有很大的作用。

FPGA芯片具有以下特点:1. 可编程性强:FPGA芯片可以根据用户的需要进行编程,实现不同的功能。

因此,在光纤通信系统中,可以利用FPGA芯片灵活地设计和开发各种功能模块。

2. 集成度高:FPGA芯片集成了大量的逻辑单元、存储单元和输入输出接口等,可以实现复杂的逻辑功能,且可实现更高的集成度。

3. 时序性优秀:FPGA芯片采用先进的时序设计技术,保证了其内部逻辑的时序性优秀,可以实现更高的工作频率。

FPGA无线图像传输实例详解

FPGA无线图像传输实例详解

技术原理:基于无线通信技术,实现图像数据的传输 关键技术:无线通信协议、无线网络技术、无线传输技术等 应用领域:无线图像传输、无线数据传输、无线网络通信等 发展趋势:高速、低功耗、高可靠性、智能化等
硬件描述语言(HDL):用于描述FPGA 逻辑功能的编程语言
布局布线工具:优化FPGA内部资源的使 用,提高性能和可靠性
解码器:将接 收到的图像数 据解码为图像 信号
显示器:显示 解码后的图像 信号
压缩算法:降低图像数据量,提高传输效率 降噪算法:去除图像噪声,提高图像质量 增强算法:提高图像对比度、亮度等,增强视觉效果 边缘检测算法:提取图像边缘特征,提高图像识别率
FPGA无线图像传 输关键技术
JPEG压缩:广泛应用于图像传输,具有较高的压缩比和较好的图像质量 PNG压缩:无损压缩,适用于对图像质量要求较高的场合 GIF压缩:适用于动画图像的传输,具有较小的文件大小 H.264压缩:适用于高清视频图像的传输,具有较高的压缩比和较好的图像质量

基于FPGA的无 线图像传输系 统将更加智能
化、自动化
基于FPGA的无 线图像传输系 统将更加注重 安全性和隐私
保护
5G技术的普及将加速FPGA无线图像传输的发展 物联网技术的发展将推动FPGA无线图像传输的应用 自动驾驶技术的发展将促进FPGA无线图像传输的需求 人工智能技术的发展将提高FPGA无线图像传输的效率和准确性
高速传输:FPGA可以实现高速无线图像传输,满足实时性要求。 灵活性:FPGA具有可编程性,可以根据需要调整无线图像传输的参数和功能。 稳定性:FPGA无线图像传输具有较高的稳定性,可以保证图像传输的连续性和可靠性。 安全性:FPGA无线图像传输可以采用加密技术,保证图像数据的安全性。

一种基于FPGA的万兆光纤以太网高速传输方法

一种基于FPGA的万兆光纤以太网高速传输方法

一种基于FPGA的万兆光纤以太网高速传输方法引言:随着云计算、大数据分析和视频流媒体等应用的广泛使用,对网络带宽的需求越来越高。

传统的千兆光纤以太网已经无法满足大规模数据传输的需求,因此,研究高速传输技术变得尤为重要。

本文将介绍一种基于FPGA的万兆光纤以太网高速传输方法。

一、基本原理万兆光纤以太网是一种使用10个千兆以太网端口进行传输的技术,每个端口的传输速率为1Gbps。

该技术利用FPGA的并行计算能力,同时处理多个数据流,以实现高速传输。

二、FPGA的优势FPGA有着可编程性强、并行计算能力高等特点,非常适合用于高速数据处理。

通过编程FPGA实现数据的流水线处理,能够显著提高传输效率。

此外,FPGA还具有低延迟、低功耗、可靠性高等优势,非常适合用于高速传输领域。

三、数据流水线处理通过将数据划分为若干个小的数据包,利用FPGA的并行计算能力,同时处理多个数据包,可以显著提高传输速率。

数据在FPGA中经过分组、编码、解码、调度等多个处理模块,实现高效的数据传输。

四、流量控制与拥塞控制在高速传输中,流量控制和拥塞控制非常重要。

流量控制在发送端和接收端之间协调数据传输速率,避免数据丢失和错误。

拥塞控制则在网络拥塞时限制数据传输速率,以保证网络的稳定性和可靠性。

FPGA通过设计合适的流量控制和拥塞控制算法,可以有效应对高速传输中的挑战。

五、硬件优化为了进一步提高传输效率,可以对硬件进行优化。

例如,使用更高速的时钟和外部存储器,采用更高速的数据传输接口等,都可以提升传输速率。

此外,使用高速的光纤模块,可以大幅度提高数据传输的速度和带宽。

六、实验与应用为了验证该方法的有效性,可以进行实验验证。

在实验中,可以通过搭建一个小规模的网络实验平台,模拟高速传输场景,并对传输速率、延迟和数据传输的可靠性进行测试。

实验结果将证明该方法的可行性,并为将来的应用提供参考。

综上所述,基于FPGA的万兆光纤以太网高速传输方法可以有效应对大规模数据传输的需求。

基于FPGA的光纤传输系统的设计与实现

基于FPGA的光纤传输系统的设计与实现

3.2.3 滤波电路设计 ......................................... 14 3.3 各功能模块设计方案 ........................................ 15 3.3.1 Rocket IO 定制 ....................................... 15 3.3.2 发送端设计 .......................................... 19 3.3.3 接收端设计 .......................................... 20 3.4 小结 ...................................................... 21
III
基于 FPGA 的光纤传输系统的设计与实现
4. 光纤传输系统的仿真与验证 ....................................... 22 4.1 仿真环境 ................................................. 22 4.2 硬核模块仿真 ............................................. 22 4.3 发送端仿真 ............................................... 23 4.4 接收端仿真 ............................................... 25 4.5 功能验证 ................................................. 26 4.6 小结 ..................................................... 27 结论 .............................................................. 28 参考文献 .......................................................... 29 附录 1 外文文献翻译 ............................................... 30 附录 2 外文文献原文 ............................................... 34 附录 3 部分程序源代码 ............................................. 35 致 谢 ............................................................ 4 人: 刘春玲 完成日期:2013 年 6 月 4 日

FPGA无线图像传输系统设计

FPGA无线图像传输系统设计

应用场景:远程办公、在线教育、 医疗诊断等
工作原理:FPGA处理视频数据, 通过无线传输模块发送到接收端, 接收端解码显示
添加标题
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系统组成:FPGA、无线传输模块、 摄像头、显示器等
优势:实时传输、低延迟、高画质、 兼容性强
医疗领域:远程医疗、实时监 控、智能诊断等
安防领域:视频监控、智能安 防、人脸识别等
效率
03 常 用 的 数 据 压 缩 算 法 : H u f f m a n 编 码 、 L Z W 编 码 、
JPEG编码等
05 数 据 压 缩 与 解 压 缩 算 法 的 选 择 : 根 据 传 输 数 据 的 类 型
和需求进行选择,如图像、音频、视频等不同类型数 据的压缩与解压缩算法不同。
02 解 压 缩 算 法 : 用 于 恢 复 原 始 数 据 , 保 证 数 据 的 完 整 性
功能:对图像进行压缩、解压缩、增强等处理 组成:图像采集模块、图像压缩模块、图像解压缩模块、图像增强模块等 工作原理:通过FPGA实现图像处理算法的硬件加速 应用:适用于无线图像传输系统,提高图像传输速度和质量
模块组成:射频收发器、基带 处理单元、天线等
性能指标:传输速率、传输距 离、抗干扰能力等
测试数据准备:准备足够多的测试数据,包括图像数据、传 输距离、传输速率等。
测试方案设计:根据测试目标和需求,设计合理的测试方案, 包括测试参数设置、测试流程等。
测试执行:按照测试方案执行测试,记录测试结果和数据。
测试结果分析:对测试结果进行分析,评估系统性能,找出 存在的问题和改进方向。
测试报告撰写:根据测试结果和分析,撰写测试报告,包括 测试目的、测试方法、测试结果、问题和改进建议等。

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析
光纤通信是一种使用光纤作为传输介质来传输数据的技术,由于其传输速度快、抗干
扰能力强等优势,在现代通信领域得到了广泛的应用。

而基于FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)的光纤通信数据传输技术则是将FPGA技术与光纤通信相结合,以提高数据传输效率、减少传输延迟等方面的目的而研发出来的一种技术。

FPGA技术可以提供高度自定义的硬件平台,可以根据不同的需求来定制化设计。

在光纤通信系统中,FPGA可以用来实现各种协议的编码解码、信号调制解调、时钟同步等功能,使得光纤传输系统更加灵活、可扩展性更好。

FPGA具有并行处理大规模数据的能力。

光纤通信系统常常需要高速传输大量的数据,在这种情况下,FPGA可以利用其并行计算的特性,同时处理多通道的数据,从而提高整体传输速度。

FPGA还具有低延迟的特点。

在光纤通信数据传输中,延迟是一个非常重要的指标,尤其对于实时性要求较高的应用场景。

FPGA可以通过硬件设计的方式来减小信号传输的延迟,从而提高整体传输效率。

基于FPGA的光纤通信数据传输技术以其高度定制化、并行处理、低延迟、高可靠性和灵活性等优点,为光纤通信领域带来了更多的创新和应用。

未来随着技术的不断发展,基
于FPGA的光纤通信数据传输技术将会在更多的领域得到应用,并且有望进一步提高光纤通信系统的性能和效率。

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析随着信息时代的到来,数据传输技术也得到了迅速的发展。

光纤通信作为高速数据传输的主要方式,越来越受到人们的关注。

在光纤通信中,基于FPGA的数据传输技术具有很高的灵活性和可编程性,已经成为研究和应用的热点之一。

本文将对基于FPGA的光纤通信数据传输技术进行深入分析和探讨。

一、光纤通信的优势和发展现状光纤通信是一种利用光传输信息的技术,相比传统的电信号传输方式,光纤通信具有很多优势。

光纤通信具有高带宽和低衰减的特点,可以实现高速数据传输,适用于大容量的信息传输。

光纤通信可以实现远距离传输,传输距离远远大于铜缆,适用于长距离通信和宽带接入。

光纤通信具有抗干扰能力强和安全性高的特点,不易受到电磁干扰和窃听,信息传输更加可靠和安全。

近年来,随着5G通信技术的发展和大数据应用的兴起,光纤通信技术也得到了快速的发展。

在数据中心云计算、移动通信和物联网等领域,光纤通信已经成为主流技术,市场需求迅速增长。

光纤通信的技术也不断得到改进和创新,新型光纤和光器件的研发不断推动着光纤通信技术的进步。

FPGA全称为Field-Programmable Gate Array,中文翻译为现场可编程门阵列。

它是一种集成了大量可编程逻辑器件和可编程互连资源的半导体器件,具有非常高的可编程性和灵活性。

FPGA可以根据用户的需求进行现场重配置,实现不同的逻辑功能,因此被广泛应用于数字电路设计、信号处理和通信系统等领域。

基于FPGA的光纤通信数据传输技术,主要包括光纤接口设计、光纤信号处理和光纤通信控制等方面。

在光纤接口设计方面,FPGA可以实现光电转换和电光转换,将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号,实现光纤通信的双向传输。

在光纤信号处理方面,FPGA可以实现光信号的解调、调制、时序控制和差错检测等功能,保证数据传输的准确性和稳定性。

在光纤通信控制方面,FPGA可以实现光纤通信的协议控制、数据流调度和网络管理等功能,提高光纤通信系统的整体性能。

基于FPGA的图像数据传输控制系统的设计本科设计说明

基于FPGA的图像数据传输控制系统的设计本科设计说明

理工大学毕业设计(论文)基于FPGA的图像数据传输控制系统设计学院(系): XX专业班级: XX学生: XX指导教师: XX学位论文原创性声明本人重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的容外,本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:年月日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分容编入有关数据进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、囗,在年解密后适用本授权书2、不囗。

(请在以上相应方框打“√”)作者签名:年月日导师签名:年月日本科生毕业设计(论文)任务书学生:XX 专业班级:XX指导教师:XX 工作单位:XX设计(论文)题目:基于FPGA的图像数据传输控制系统的设计设计(论文)主要容:在掌握学习FPGA的基本原理、结构和应用的基础上,完成基于FPGA的图像数据传输控制系统的设计与实现。

要求完成的主要任务:1、查阅不少于15篇的相关资料,其中英文文献不少于3篇,完成开题报告。

2、FPGA基本系统的设计。

3、FPGA外围系统的设计。

4、完成不少于5000汉字的英文文献翻译。

5、完成不少于12000字的论文。

必读参考资料:1.王庆友.光电技术.:电子工业,2005.2.Jinghong.Duan.Development of Image Processing System Based on DSP and FPGA.Electronic Measurement and Instruments,Aug.16, 2007-July 18 2007.3.Bob Zeidman著, 宏图译.基于FPGA&CPLD的数字IC设计方法.:航空航天大学.指导教师签名:系主任签名:院长签名(章)理工大学本科生毕业设计(论文)开题报告目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 论文的目的意义 (1)1.2 国外研究背景 (1)1.3 论文的主要容 (2)2 基于FPGA的系统设计 (3)2.1 FPGA简介 (3)2.2 Cyclone II系列芯片 (7)2.3 Quartus II简介 (8)2.4 HDL描述语言简介 (10)3 图像传输系统方案设计 (13)3.1 系统总体方案 (13)3.2 各模块器件的选择 (13)4 系统各模块的设计 (16)4.1图像数据采集模块 (16)4.2图像数据存储模块 (19)5结论 (21)参考文献 (22)附录 (23)致 (26)摘要在当今信息科技日益发达的时代,随着数字多媒体技术的发展,图像数据的采集和传输作为视频图像类信息交换的第一项工作,已经越来越普及。

基于FPGA的光纤传输系统的设计与实现

基于FPGA的光纤传输系统的设计与实现
体描述如表 l 所示。
生成器 / 校验器 。本系统通过 R ce OG P收发器来完 okt T I
成光纤数据的编码 、 转化等功能… 。
11 P A 配 置 程序 加 载 设计 .. F G 2
为 了使供 电线路稳定 ,在靠近各个线路 与接入引脚
处需加滤波电容和电感磁珠进行 电源滤波 ,其滤波 电路
1 V独立供应 . 0
通过 电阻接
MGTAVTIr TX
GP T 整个模拟 电路 供 电 参考 电阻输入
光模块通过连接器和 P B板连接 , C 并通过安装 笼子 进行 固定 , 图 4 如 所示 。连接器安装于笼子的尾部 , 焊接 于 P B板上 , C 笼子固定于连接器上 面 , 光模块从笼 子前 端插入 , 光模块尾部 的插头插入连接器以进行与 P B板 C
的连 通 。
M T RF G R E
GP T 模块性能的稳定发挥 ,很大程度上依靠于其供
电和时钟 的设计 。由于 G P工作 的频率一般都 比较高 , T
所 以电源 和时钟的稳定性设计 对 G P性能 的保障至关 T
3 0
光模块通过笼子尾部 的连接器 与 F G P A数据处理系 统进行数据的交互 , 同时光模块完成系统数据 的光 电、 电
基于 F G 的光纤传输 系统的没计 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实现 PA
电子 质 量 ( 1第 0 期) 22 2 0
BUF G is : n t BUFG
p rma ot p(

O I
= REF > CLK PAD OUT ,
_ —
= REF > CLK PAD I ) N ;
_ —
本 系 统设 计 G P模 块 输 入数 据 宽度 为 l T 6位 , 经 8 /0 B 1B编码 , 并行数 据宽度 为 2 0位[输 入时钟频 率为 3 1 , 10 z , MH 时 实现速率 2 b s 0 G p 的光纤传输 ; 输入时钟频率 为 10 H 时 , 5 M z 实现速率 3 b s G p 的光纤传输 。 T G P差分输 出端和接收端均 由 F G P A专用引脚 与光模块连接 。在光

基于FPGA的光纤传输系统的设计与实现_白月胜

基于FPGA的光纤传输系统的设计与实现_白月胜

作者简介:白月胜(1981-),男,助理工程师,硕士,研究方向为数字信号处理。
29
电子质量 (2012 第 02 期)
基于 FPGA 的光纤传输系统的设计与实现
摆幅、可编程接收器均衡、可编程接收器终端、内置 PRBS 生成器 / 校验器。本系统通过 RocketIO GTP 收发器来完 成光纤数据的编码、转化等功能[1]。
Form- Factor Pluggable(SFP),design and implementation of fiber transmission system with rate of 2Gbps
and 3Gbps,which can application widely in receiver systems,fiber transmission systems and communi-
然而,随着技术的进步,接收机系统逐渐面向高频、宽 带、多通道、大动态方向发展,对数字接收系统的处理能 力、存储容量以及传输速率提出了更高的要求,采用并行 总线传输方式在线路开销、接口复杂度、相互干扰及传输 距离等方面面临极大的困难。尤其是在很多应用场合,接 收系统和处理系统的距离较远,采用并行传输方式在线路 干扰等方面无法满足高频大容量数据的及时传输。此时, 高速串行传输方式则逐渐显露出其在远距离、高速率、大 容量数据传输方面的优势,尤其是使用光纤进行数据传 输,是各种远距离传输系统较为青睐的方式。
1.1 FPGA 选型及电路设计
1.1.1 XC5VSX35T 型 FPGA 简介
本文所设计的光纤传输系统经考虑资源利用及功 能实现等因素,最终选用了 Xilinx Virtex-5 系列中 XC5VSX35T 型 FPGA 来进行数字信号处理设计。该型 FPGA 拥有 520Kb Distributed RAM、3024 Kb Block RAM Blocks、8 个 RocketIO GTP 收发器,有 12 个 I/O Bank,最 大 360 个 I/O 资源,每个 Bank 可单独配置为 LVTTL、 LVCMOS (3.3V、2.5V、1.8V、1.5V 和 1.2V)、LVDS 等电压 模式。

基于FPGA的多路Cameralink数字图像光纤传输系统

基于FPGA的多路Cameralink数字图像光纤传输系统

基于FPGA的多路Cameralink数字图像光纤传输系统白金成【期刊名称】《《液晶与显示》》【年(卷),期】2019(034)008【总页数】6页(P787-792)【关键词】Cameralink; 光纤; FPGA; 异步FIFO; Aurora 8B/10B协议【作者】白金成【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春 130033【正文语种】中文【中图分类】TN911.731 引言随着无人机行业的快速发展,航空光电吊舱作为机载的重要侦查设备,在目标捕获、跟踪、识别等领域得到了广泛的应用[1]。

航空光电吊舱的跟踪[2]、识别是通过对高可靠性的数字图像实时处理实现的,因此高速可靠的图像传输是影响其跟踪、识别等性能优劣的重要指标之一。

传统的航空光电吊舱大多采用导电环进行Cameralink协议[3]的数字图像传输,存在传输带宽低、抗干扰性差、配线复杂等问题,后期的错误排查也非常困难[4]。

数字图像的传输问题一定程度上制约了光电吊舱的发展。

光纤传输由于抗干扰能力强、带宽高、易敷设、寿命长等特点被广泛应用于数据传输方面,利用光纤传输数字图像,可以克服传统导电环传输数字图像的诸多缺点,很大程度提高了数字图像传输的抗干扰能力和可靠性[5]。

目前,许多航空光电吊舱的数字图像都采用光纤传输的方式,例如基于MAX9259/MAX9260的光纤传输,虽然开发速度快,但是灵活性不强且传输带宽有一定的限制[6],并且目前很多光电吊舱的数字图像光纤传输都是单通道的,无法满足多路图像的同时传输[5,7],随着数字相机的频率越来越高,传输的数据量越来越大,航空光电吊舱对数据传输的要求越来越高[8],本文设计了数字图像光纤传输系统,利用单根光纤传输多路Cameralink数字图像,以FPGA为核心处理芯片,采用Aurora 8 B/10 B协议,并结合HTW0402\HTW4002光模块实现多路Cameralink数字图像的光纤传输。

基于FPGA的数字视频光纤传输系统的设计与实现

基于FPGA的数字视频光纤传输系统的设计与实现
B out+
L、田Ⅸ工 out-
M AⅪl3
图3光发送板 MAX9376信号转换 电路
图4 光发送板供 电电路 通 过FPGA控 *rJDS92LV18芯片 的TCLK与 RCLK信
号 ,分 别 进 行 编 码 以及 解 码 功能 。在 本 设计 中 ,LVDS信 号包 含 14位 视 频 数 据 信 号 、 系 统 时 钟 信 号 、场 同 步 时 钟
信 号 以及 列 同 步 时 钟 ∞ 信 号 ,
进入 光发 送板DS92LVl 8芯 片
的DIN[0:171u输l入蚕口 冒他, 经 过 处
理 后 , 以 串 行一 差 一 一 分一 数一 据 的 形
式从DS92LV 1 8芯片 的D0+和 DO一口输 出。同样 ,光 发送板 发 送 过 来 的 串行 数 据 ,到 达 光接 收板 ,从DS92LV1 8芯 片 的RIN+与RIN.口进入 ,经 过 处 理 后 , 以并 行 数 据 的 形 式 从ROUT[O:1 71口输 出 。管 脚 REN{k ̄电平 时 ,使接 收无 效 , 光接 收板将其拉 高 。管脚DEN 低 电平 时 ,使 发 送 无 效 , 光 发 送 板 将 其 拉 高 。 光 发 送 板 的 DS92LV18串行编 码器 的 电路 设计如 图2所示 。 3.4 LVDS信 号 与 LVPECL信 号 转换 电路 在本设计 中,MAX9376用于进行LVDS信号与LVPECL 信号之间的相互转换。MAX9376 ̄够保证2GHz的转换频率 , 供 电电压为3.3V。光 发送板 的MAX9376信 号转换 电路 设 计如 图3所示 。 3.5 系 统 电 源 电 路 TPS70445PwP用 于提 供 系统所 需 的3.3v与 1.2V电 压 , 它 具 有 低 噪 声 ,抗 干 扰 力 强 的特 点 。 由于DS92LV18 芯 片 的功耗 比较 大 ,需 要提 供 比较 大 的 电流 。选 用 的 TPs70445PwP芯片能够提供2A的 电流 ,可 以满足设 计的 需要 。在 设计 中 ,将 数字 电源与模 拟 电源 隔离 ,将 数字 地与模 拟地进 行 隔离 ,防止相互 之 间的干扰 。光发 送板 的TPs70445PwP供 电电路 设计 如图4所示 。 3.6 光收发 电路 RTXM182.626是 一款 1.25Gb/s的双向SFP收发器 ,供 电电压为3.3V,插 拔 式封装 ,并且 具有 自诊 断功 能 ,使 用起来非常方便 。 RTXM182.626芯片 的Tx Fault ̄I脚 用于发送错误 自 诊 断指示 。 当芯 片发送 数据 发生错 误时 ,此 引脚 电平 被 拉 高。设 计时 ,光 发送 板的此 引脚接 上一 个LED灯 ,灯 亮用于指示芯片发送错误 。LOS管脚用于接收丢 失诊断 ,

基于FPGA的12G-SDI光纤传输逻辑设计

基于FPGA的12G-SDI光纤传输逻辑设计

220 引言SDI接口是数字分量串行接口,是由SMPTE组织制定的一种数字视频接口标准。

SMPTE组织在2015年正式发布了串行数据接口的6G-SDI和12G-SDI。

6G-SDI面向2160p30的应用,对应每秒30帧画面的刷新。

而12G-SDI面向2160p60的应用,对应着每秒60帧画面的刷新。

使用12G-SDI进行较高速的数据传输会增加传输介质中的损耗,并且减少视频源与接收端之间的总可支持电缆长度。

因此需要其它方式实现远距离的传输[1]。

为此。

本文介绍了一种12G-SDI信号的光纤传输方案。

1 FPGA内部实现架构FPGA采用XILINX公司的XCKU035-FBVA676-2,该芯片的GTH高速串行收发器能支持我们系统所需的11.88G速率,12G-SDI信号经过TI公司的LM1219电缆均衡器后送入FPGA,在FPGA中必须使用高速串行收发器对高速串行信号进行串并转换,时钟恢复[2]。

转换出来的并行数据缓存在内部BLOCK RAM中,由发送GTH的时钟进行读取。

由于发送GTH的本地晶振与接收GTH恢复的时钟不同源,所以需要对发送GTH的时钟进行相位调整,以便收发时钟同步。

发送GTH的输出连接到SFP进行电光转换,最终通过光纤连接到远端。

系统框图如图1所示。

2 FPGA内部详细设计2.1 高速串行接口设计使用VIVADO2018.3进行逻辑开发,在IP Catalog里选择UltraScale FPGA Transceivers Wizard,在向导中选择GTH-12G_SDI,向导会根据12G-SDI的数据结构对GTH内部进行配置。

包括链路速率11.88G,参考时钟148.5M,并行数据位宽40bit,编码模式(无编码)。

一般很多高速串行链路在编码模式时会使用8B/10B编码,这是因为串行数据变成并行数据后需要字符边界对齐,并且8B/10B 可以把原始数据里的连续长时间0或连续长时间1编码成具有丰富时钟边沿的短时间0或1。

利用FPGA实现光纤传输

利用FPGA实现光纤传输

利 用 FPG A 实 现 光 纤 传 输刘卓夫 , 彭侠夫 , 李福义(哈尔滨工程大学自动化学院 , 哈尔滨 150001)摘 要 : 设计了基于 FPG A 控制的光纤传输装置 , 并给出了该设计的仿真波形和 FPG A 经逻辑综 合后的原理框图 。

该装置可实现 330MH z ΠBit 的传输率 。

从而完成了大数据量 、高数据率的数据 传输任务 。

关键词 : FPG A ; 数据传输 ; 光纤 ; 逻辑综合 中图分类号 : T P13 文献标识码 :B 文章编号 :1009 —2552 (2002) 11 —0058 —03Application of FPGA in Fib er TransmissionLiuZ huofu , PengX iaf u , LiFuyi( A utomatic Co lleg e H arbin E ngineering U niv ersity , H arbin 150001 , China )Abstract : The fiber transm itting equipm ent has been designed based on FPG A control . The sim ulating waves and l ogic synthesis diagram of FPG A have been given. The equipm ent can transm it data at the rate of 330MHz Π bit , so the demand of high - intensity and large data is realiz ed. K ey w or d s : FPG A ; Data transm issi on ; Fiber ; L ogic synthesis测绘 、水下地质考察 、船舶导航 、鱼群探测 、遥控遥测等都越来越依赖于声纳 。

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析随着信息技术的飞速发展,光纤通信技术已经成为当今世界通信领域的主流技术之一。

而基于FPGA(现场可编程门阵列)的光纤通信数据传输技术正是近年来备受关注的研究方向之一。

本文将对基于FPGA的光纤通信数据传输技术进行深入分析,探讨其原理、优势、应用及发展趋势。

FPGA是一种集成电路芯片,它具有可现场编程、可编程逻辑、可编程互连等特点,因此在通信领域有着广泛的应用。

而基于FPGA的光纤通信数据传输技术主要是利用FPGA芯片的可编程性和并行处理能力,实现光纤通信系统中数据的高速传输、处理和控制。

在基于FPGA的光纤通信数据传输技术中,FPGA芯片通常被用来进行光纤模块驱动、数据接收和发送、数据处理、协议处理等功能。

通过对FPGA的编程,可以实现光纤通信系统中各种复杂的功能和算法,包括编解码、调制解调、信道均衡、时钟和定时恢复等。

基于FPGA的光纤通信数据传输技术可以实现高度灵活、高速、低功耗的数据传输,满足不同应用场景的需求。

1. 高灵活性:FPGA芯片具有可现场编程的特点,可以根据不同的应用需求进行灵活的配置和重新编程,从而实现各种复杂的功能和算法,适用于多种通信标准和协议。

2. 高性能:FPGA芯片内置了大量的逻辑单元和存储单元,具有并行处理和高速数据传输的能力,可以实现高性能的光纤通信数据传输和处理。

3. 低成本:相比于专用定制的集成电路芯片,FPGA芯片的成本相对较低,而且可以通过软件更新和重新配置实现多种功能,因此在光纤通信领域有着较低的总体成本。

4. 低功耗:FPGA芯片可以根据实际需求进行灵活的配置,实现功耗的优化,因此在光纤通信系统中可以实现低功耗的数据传输和处理。

5. 易于集成:FPGA芯片可以与各种外部设备和传感器进行灵活的接口和连接,实现系统的高度集成和模块化设计。

基于FPGA的光纤通信数据传输技术已经在多个应用领域得到了广泛的应用,主要包括通信网络、数据中心、工业控制、医疗设备、航空航天等领域。

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析

基于FPGA的光纤通信数据传输技术分析【摘要】本文主要围绕基于FPGA的光纤通信数据传输技术展开分析。

在介绍了背景信息和研究意义,确定了研究对象。

正文中首先对FPGA技术进行了概述,接着分析了光纤通信的原理,并探讨了基于FPGA的光纤通信数据传输技术应用。

重点探讨了FPGA在光纤通信中的优势和挑战。

在总结了本文的观点,展望了未来的研究方向,并提出了相关的研究建议。

通过本文的分析,读者可以了解到基于FPGA的光纤通信数据传输技术的发展情况和趋势,为相关研究和实践提供参考。

【关键词】关键词:FPGA、光纤通信、数据传输、技术分析、原理、应用、优势、挑战、总结、展望、建议、研究意义、研究对象、技术概述。

1. 引言1.1 背景介绍近年来,随着物联网、云计算等技术的快速发展,对于通信速率和数据传输容量的需求也越来越高。

基于FPGA的光纤通信数据传输技术备受关注,它能够提供高速、稳定的数据传输方案,满足了现代通信领域对高速数据传输的需求。

通过对FPGA技术和光纤通信原理的深入研究,我们可以更好地理解基于FPGA的光纤通信数据传输技术,并探讨其在未来的发展趋势和应用前景。

本文将从FPGA技术概述、光纤通信原理分析、基于FPGA的光纤通信数据传输技术应用、FPGA在光纤通信中的优势以及挑战等方面进行深入探讨,旨在为读者提供全面的了解,并探讨未来研究的方向和建议。

1.2 研究意义研究意义在于提高光纤通信系统的传输效率和可靠性,促进通信技术的发展和应用。

通过对FPGA技术在光纤通信中的应用进行分析和研究,可以为通信系统的设计和开发提供新的思路和方法。

深入探讨FPGA技术在光纤通信中的优势和挑战,有助于指导通信技术的进一步发展和创新,推动光纤通信技术的不断演进和完善。

本研究具有重要的理论和实践意义,对推动光纤通信技术的快速发展和应用具有重要推动作用。

1.3 研究对象研究对象是指研究所针对的实际对象或问题。

在本文中,研究对象是基于FPGA的光纤通信数据传输技术。

基于FPGA的光纤通信系统的设计与实现

基于FPGA的光纤通信系统的设计与实现
接收到的码元经超前、滞后鉴相器后,如果位同步时钟 滞后则计数器减计数,从而通过多路选择器后减少一个单位 的延迟, 反之如果位同步时钟超前则计数器进行增计数,从 而通过多路选择器后增加一个单位的延迟。
3 直流平衡 8B/10B 编/解码的 FPGA 实现
8B/10B 编 码 (以 下 简 称 8B/10B)作 为 一 种 高 性 能 的 串 行 数据编码标准,其基本思想就是将一个字节宽度的数据经过 映射机制 (Mapping Rule)转化为 10 为宽度的字符 ,但 是平 衡 了位流中 0 与 1 的个数,也就是所谓的直流平衡特性。 同时 规定位流中 0 或 1 的游程长度 (Run Length)的最大值不能大 于 5,以使得传输过程保持足够高的信号变换频率,这样不仅 确保了时钟恢复也使得信息流的直流频谱分量为零或近乎 为零 , 而 正 是这 些 特 性 使 得 8B/10B 编 码 特 别 适 合 光 纤 等 介 质的连接和信息传输。 3.1 直流平衡 8B/10B 编码
时位同步时钟提取模块提取出同步时钟,为解码模块提供参 考时钟。 最后,接收到的数据经解码后数据输出。
1 光纤通信系统结构设计
光纤通信系统主要由 位 同 步时 钟 提 取模 块 、8B/10B 编 解
码器模块和 NRZI 编解器模块组成, 主要功能框图如图 1 所
示。 数据经 8B/10 编码后,能在很大程度上平衡位流中 0 与 1
(ABCDEFGH)、一个控制信号 (Z)以及一个 时 钟 信号 组 成 ,其 中时钟采样以字节为单位。 控制信号 Z 是数据信号或控制信 号 的 标 示 位 。 输 入 数 据 ABCDEFGH 被 分 成 两 部 分 , 其 中 ABCDE 经 5B/6B 编码生成 6 比特字符 abcdei,而 FGH 经 3B/ 4B 编 码 得 到 fghj, 最 后 组 合 输 出 得 到 10 比 特 的 传 输 字 符 abcdeifghj。

基于FPGA的光纤图像传输硬件系统设计

基于FPGA的光纤图像传输硬件系统设计

基于FPGA的光纤图像传输硬件系统设计
毕卫红;吴淼;张巧玲
【期刊名称】《科技风》
【年(卷),期】2012(000)018
【摘要】光纤通信网是信息高速公路的基础设施,卫星微波和无线电视通信的各种信息也可以接入光纤网传输。

本文介绍了光纤传输图像信号的组成和性能指标要求等。

重点介绍了光纤图像传输硬件系统设计,实现了对高帧频、多通道数字图像的远程传输和反馈控制。

结果表明,该方法图像传输正确,控制稳定可靠,符合实际使用要求。

【总页数】1页(P11-11)
【作者】毕卫红;吴淼;张巧玲
【作者单位】装甲兵技术学院,吉林长春 130117;装甲兵技术学院,吉林长春130117;装甲兵技术学院,吉林长春 130117
【正文语种】中文
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《 业 控 制 计 算 机 } 0 2年 第 2 工 21 5卷第 2期
2 7
基于 F G P A的图像光纤传输系统设计
董 林 粒 郭 大 江 ( 成都理工大学信息科学与技术学院, 四川 成都 6 05 ) 10 9
摘 要
提 出一 种 基 于 F GA和 光 纤 的 图像 传 输 系 统 , 阐述 使 用 L tc P at e公 司的 F GA 和 S R M 构 建 图像 缓 存模 块 以 及使 i P D A

图 1 图像 光 纤 传 输 器 系 统框 图
整个 光 纤 传 输 系 统 的 工 作 流程 : 发送 端 , 端 D l 在 前 V 解码 部
分将 D I V 信号 解 码 成 Y V或者 R U GB格 式 的并 行 数 据 流 后 送 至
F GA,P A 与 片 外 的 S R P FG D AM 完 成 图像 数 据 缓 存 ,并 且 F — P
在本 文 讨 论 之 列 。
图 2 图 像 缓 存 模 块原 理 图
在 S R M 器件的选择上 , DA 需要考虑几点 : 储带 宽与图 ①存 像传输带宽的问题 ; 为了减 小后 端图像 的抖动 问题 , ② 系统采用
基 于 F G 的 图像 光 纤 传 输 系 统设 计 P A 图像 三 帧 缓 存 技术 , 即要 求 在 D 2 S R M 至少 可 以存 储 三 DR D A 帧 图像 数 据 , 因此 要 考 虑存 储 深 度 问题 ; 考 虑 如 1 8 P 的 高 ③ 00 清 分 辨 率 的 图 像传 输 对 存 储 带 宽 的要 求 。 于 以 上几 点 考 虑 , 基 系 统 使 用 两 片 尔 必 达 公 司 生 产 的 型 号 为 E E 1 6 J G1 的 D 5 1A B
光 纤 通 信 以 其 损 耗 低 、 宽 充 裕 、 电 磁 干 扰 、 密 性 好 及 带 抗 保 寿命 长 等 特 点 受 到越 来 越 多 的青 睐 。光 纤 模 块 主要 作用 完成 光 信 号 的发 送 与 接 收 ,即在 发 送 端 将经 过 F G 处 理 后 的 逻辑 电 P A 平 信 号 转 换 成 光 信 号 ;在 接 收 端 将 光 信 号 转 换 成 逻 辑 电 平信 号
F GA a d S AM o c n t c i g a h d l .n h s ft e S R S e e d d n F GA a e pa e o h P n DR t o sr t ma e c c e mo uea d t e u e o h E DE mb d e i P u t k lc f t e
K y r s F GA, t a ie r n mis n s se S R S I g c e D 2 S AM e wo d :P Op i l b rt s s i y t m,E DE , c f a o ma e Ca h , DR DR
D I 输 是 将 数 字 信 号 直 接 传 送 到 显 示 设 备 上 , 因此 它 的 V传 速 度 较快 , 号 衰 减较 小 , 像 比较 清 晰 的 特 点 。但 是 进 行远 距 信 图 离 图 像传 输 时 , 由于 D l 号 衰 减 较 大 , 响 图 像传 输 质 量 。 本 V信 影 系 统将 D I 图像 数 据 转换 成 光 信号 后 ,通 过 光纤 进行 远距 离 V的 传输 , 样 可 以 及 避免 D 信 号 传 输 的缺 点 。 这 Vl 随着 半 导体 工 艺 的快 速 发展 , 些 主 流 的 F GA 芯 片在 逻 辑 一 P 资源 、 能 、 度 以及 可靠 性 方 面 都 在不 断 地 提高 , 其 芯 片 内嵌 性 速 尤 各种 硬 核 与软 核 模块 可 以使 F GA 的逻 辑设 计 更 加快 捷 方便 。 P
用 其 内嵌 的 高速 串 口( E DE ) 替传 统 的 串并 转 化 器 来 完 成 图像 光 纤传 输 的 方 法 。 着 重 介 绍 系统 的 硬 件 设计 和基 于 的 S R S代
F A 的相 关 实现技 术 。 GP .
Ab ta t sr c
关 键 词 :P A, 纤 传 输 系统 , FG 光 高速 串 口 , 图像 缓存 , D 2S R M D R D A
脚 、 富 的 P L和 D L资 源 、 持 S A 的 Hg — p e O 丰 L L 支 DR M ih S e d I
接 口 、 具有 4个通 道 的 E e d d S R E 满 足 系 统需 求 。 以 mb d e E D S, L tc at e公 司 E P i C 3系 列 F GA 内嵌 的 S R E P E D S模 块 是 一 种 高
F GA 内嵌 的 S R E P E D S模 块 将 高 速 串 行数 据 进 行 串并 转 换 后 送
由 F GA 内部 双 端 E R M 构 建 而 成 ; I Co t lL gc是 P l A FF O nr o i o
负 责控 制 四个 FF 读 写 时 隙 控 制 。 IO
S R M C A ot l 是 P A oe DR D AM 的 控 制 器 ; IO A 和 FF B 构 成 图 像 输 入 FF FF 1和 F. FF IO— IO, I O一 I
F 2构 成 图像 输 出 FF ,IO A、 IO B、IO 1 FF _ O I FF FF _ FF _ 、 IO 2是 O
pe s工 具来 生 成 。物 理 层 上 推荐 采 用 3 S 协 议 , 成 后 的 rs G— DI 生 Ic r 以 方便 地 通 过 例 化 语 句 来 调 用 。 P oe可
接 收


22 图像 缓存 模 块 设 计 _ 系 统 进 行 图像 传 输 时 , 要 进 行 图像 缓 存 。 2为 系统 的 图 需 图 像 缓 存 模 块 原 理 图 , 其 中 DD 2 S R M 为 外 部 存 储 器 ; R D A
G 内嵌 的 高 速 串 口 ( E D S 将 缓 存 数 据 进 行 并 串转 换 形 成 A SR E) 高 速 串行 数 据 , 后 将 数 据 发 送 出 去 , 纤模 块 接 收 到 数 据 后 , 然 光 将 电信 号 转化 成光 信 号 通 过 光 纤 传输 。 接 收端 , 作 流 程 与 发 在 工 送 端 相 反 , 是 光纤 模 块 将 光 信 号 转 化 成 电 信 号 后 送 给 F GA, 先 P
23 光 纤 模块 设 计 .
图 3是 F G 内部 控 制 两 个 FF 的读 写 切 换 的 原 理 图 。 P A IO
CL W 是 D l 码 芯 片 输 出 的 图 像 像 素 时 钟 , K R 是 K V 解 CL _
_
D 2 S A 的 时钟 。H — o t l 自 D l 码 输 出 的 图像 DR DR M S C nr 来 o V解 行 同步 信 号 , 信 号 作 为 FF o t lL gc读 写 切 换 的控 制 该 IO C nr o i o
1 系 统介 绍
21 P . F GA硬 件 设 计
如 图 1所 示 ,P F GA作 为 系统 的核 心 部 件 , 要 完 成 数 据 的 主 串并 转 换 、 据 缓 存 以及 编 解 码 逻 辑 控 制 等 功 能 , 核 心 任 务 是 数 其
3 S 接 口设 计 和 基 于 双 端 口存 储 器 ( mb d e Bo k G— DI E e dd l c


本系统包 含图像光纤 发送和 图像 光纤接 收两部分 , 图 1 见 所示 。
速 串行 收发 器 , 持 高达 3 15 s的 3 S 信 号 传 输 、 持 支 .2 G/ G— DI 支
8 / 0 线 路 编 解 码 、 并 转 换 、 提 取 与 插 入 、 频 成 帧 和 时 B 1B 串 行 视
R M) FF 设 计 。 A 的 IO
系 统 考 虑 到 逻 辑 资 源 容 量 、 O 接 口、 I / 以及 与 S R M 连 接 D A Hih s e d I0 资 源 等 情 况 后 , 用 L tc g — p e / 选 at e公 司 E 3 3 — i CP — 5 4 4 该 器 件 具 有 3 K 的 L T ( 辑 单 元 )2 5个 可 配 置 I 引 8, 3 U s逻 、9 O
Ths i pa per es n s pr e t an m a tan m ison y t i ge r s s i s sem ba e on PGA an op ia fb , todu es h u e sd F d tc l ieri r n c t e s of a t e S L ti c
DD 2 S AM 控 制 器 是 图像 缓 存 模 块 设计 的关 键 。 CP R DR E 3
系 列 F G 内部 的 Hg — p e O 支 持 D 2 S AM 电气 PA ih s e d I DR DR
图 3 F F 读 写切 换 控 制 原 理 图 IO
标 准 。 且 该 控 制器 也 可 以通 过 i L V R软 件 中 的 Ie p e s 并 s EE p P x rs 工 具 来 生 成 , 成 后 的 Ic r 以通 过 例化 语 句 来 调 用 。 生 P oe可
DD 2 S R M,该 芯 片 为 3 M 1 bt R D A 2 6i ,两 片 即可 构 成 3 M ¥ 2 据存 , 因此 四个 FF 存储 深度 设 置 为 1 2 位 宽 为 3 b s IO 9 0, 2 i。 t
3 bt 度 的 图像 缓 存 系统 。 2i s深
DD 2 S R M 器 件 具 有 价 格 低 、 量 大 、 度 较 快 , 常 R D A 容 速 非 适 合 用 于 图 像 处理 系统 。 其 控制 逻 辑 时 序 较 复 杂 , 求 一个 接 但 要 口 的控 制 器 , 需 要 通 过 F G 内部逻 辑 来 生 成 。 这 PA
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