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。
中图分类号： TN929.1
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200289
中文引用格式： 杨春玲，左令. 基于FPGA的通用光纤通信系统设计[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200289
中文引用格式： 杨春玲，左令. 基于FPGA的通用光纤通信系统设计[J].电子技术应用，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
近年来，光纤凭借其传输容量大、抗干扰能力强、保密性能好等优点，被广泛用于工业现场的通信，但现有的光纤通信系统存在一些不足。国外的成熟系统价格昂贵、技术垄断，且用户无法根据需求对系统功能进行改动。国内研究已取得不少成果，但仍可进行改进。采用PCI、PCIe等总线接口，需要计算机进行插卡，设备不够灵活[1-2]。采用FPGA片上集成的串行收发器，依赖于此类芯片，价格较高[3-4]。
基于上述分析，本文设计了一套基于FPGA的通用光纤通信系统。对通信部分逻辑进行了设计封装，且在接收端预留了应用接口，用户可以根据不同应用场合加入其他设计，具有一定的通用价值。系统采用USB3.0总线接口，方便与各类计算机及嵌入式设备进行通信，设备结构简捷轻便。最后，光纤通信部分逻辑为自主设计，通信协议灵活，不依赖于搭载了串行收发器的芯片。
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作者信息:
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)
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