低电压差分信号长线传输的优化设计
2020年电子技术应用第11期
陈晓敏1，薛志超2，张志龙2，文 丰1，袁小康1
1.中北大学 电子测试技术国家重点实验室，山西 太原030051； 2.中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室，北京100076
摘要： 针对影响信号完整性的噪声与衰减进行分析与验证，硬件物理层采取预加重与均衡处理技术、同时进行阻抗匹配优化并设计双重电气隔离，提升信号传输质量。软件链路层进行两级乒乓形式缓存设计以优化传输效率；改进基于CRC校验的反馈重传机制，保证系统实现数据检错重传功能，能适应更多链路异常情况。经验证，优化后在传输长度为100 m时系统可满足180 Mb/s的高可靠传输，满足工程应用技术要求。
中图分类号： TN914
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200521
中文引用格式： 陈晓敏，薛志超，张志龙，等. 低电压差分信号长线传输的优化设计[J].电子技术应用，2020，46(11)：104-108.
英文引用格式： Chen Xiaomin，Xue Zhichao，Zhang Zhilong，et al. Optimal design of long-line transmission with low voltage differential signal[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(11)：104-108.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200521
中文引用格式： 陈晓敏，薛志超，张志龙，等. 低电压差分信号长线传输的优化设计[J].电子技术应用，2020，46(11)：104-108.
英文引用格式： Chen Xiaomin，Xue Zhichao，Zhang Zhilong，et al. Optimal design of long-line transmission with low voltage differential signal[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(11)：104-108.
Optimal design of long-line transmission with low voltage differential signal
Chen Xiaomin1，Xue Zhichao2，Zhang Zhilong2，Weng Feng1，Yuan Xiaokang1
1.National Key Laboratory for Electronic Measurement Technology，North University of China，Taiyuan 030051，China； 2.Key Laboratory of Space Physics, China Academy of Launch Vehicle Technology，Beijing 100076，China
Abstract： The noise and attenuation that affect the signal integrity are analyzed and verified. The hardware physical layer adopts pre-emphasis and equalization processing technology. The impedance matching optimization and double electrical isolation are designed to improve the signal transmission quality. At the software link layer, a two-level ping-pong buffer is designed to optimize transmission efficiency. The feedback retransmission mechanism based on cyclic redundancy check is improved to ensure that the system realizes the function of data error detection and retransmission, and can adapt to more abnormal link conditions.It has been verified that when the optimized transmission length is 100 m, the system can achieve a high reliable transmission of 180 Mb/s, which meets the technical requirements of engineering applications.
Key words : low voltage differential signal；signal integrity；pre-emphasis；ping-pong；feedback retransmission mechanism
0 引言
在实际工程试验环境中，飞行器的多种传感器及图像数据需要通过穿舱差分电缆传输至地面测控台[1]，因此对于数据在穿舱差分电缆中的传输长度、可靠性有很高要求。基于以上应用场合，对低电压差分信号传输链路硬件物理层与软件链路层分别做优化设计，所有设计模块及信息处理均在FPGA平台上实现，FPGA在单时钟周期可执行多个任务，与单片机相比FPGA对数据响应与处理速度更快，在高速数据处理方面有很大优势[2]。
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作者信息:
陈晓敏1，薛志超2，张志龙2，文 丰1，袁小康1
(1.中北大学 电子测试技术国家重点实验室，山西 太原030051；
2.中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室，北京100076)
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