固态存储器高速远距离数据传输系统的设计

发布时间：2017-10-07 23:09

  本文关键词：固态存储器高速远距离数据传输系统的设计

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【摘要】：中北大学研制的固态存储器存储设备主要用于弹体飞行过程中各种缓变参数、速变参数以及数字量的采集和存储。地面测试台与固态存储器共同组成闭环测试回路，能对存储器设备的采集数据进行读取、显示、处理、分析以及存储等。由于测试现场的测试设备数量众多，且固态存储器的数据传输和测试需在弹体起飞前即弹体加注燃料的情况下完成，所以为了确保测试的可靠性以及科研人员的安全，操作固态存储器时应尽可能远离弹体，即需要采用远程通信手段采集、编码和记录从固态存储器接收到精确的信号及数据。因此，本文设计了一种结合了LVDS接口技术、光纤通信技术与RS纠错编码技术的固态存储器高速远距离传输的系统。 首先，通过对比常用的数据接口，选用了性能优越的LVDS接口技术。在分析LVDS器件的主要结构和工作原理的基础上，采用了点到点拓扑结构、时钟位嵌入式SerDes架构的LVDS器件进行系统电路的设计。介绍了光纤通信和纠错编码的原理和优点，着重对RS编译码的实现原理进行了分析。 其次，分别从硬件和软件两方面对系统进行了设计。在硬件部分：针对本系统使用长线传输差分信号的情况，，采用了驱动器和均衡器对信号进行了驱动和自均衡；利用光电耦合隔离电路进行电气隔离并采取阻抗匹配的方式来保证信号传输的完整性；设计了光电模块接口电路，并采用交流耦合的方法对LVDS和光模块进行了电平匹配；并分析了高速差分信号PCB的布线。在软件部分：详细叙述了数据的处理方案；阐述了时钟模块、USB控制模块和FPGA逻辑模块基于VHDL语言的程序设计，并用Quartus II对RS编译码和系统程序进行了功能仿真，仿真结果表明传输系统的功能可全部实现。 最后，用地面测试台对本系统进行了远距离传输功能的测试，结果表明本系统满足固态存储器和地面测试台之间的高速数据远距离传输的要求。
【关键词】：LVDS FPGA 光纤通信 RS编译码 传输
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ760.6;TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1．绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 光纤通信发展现状10-11
• 1.2.2 LVDS 发展现状11-12
• 1.2.3 纠错码的发展现状12-13
• 1.3 课题的主要研究内容和工作13-15
• 2．相关理论分析及关键技术的实现15-36
• 2.1 光纤通信理论分析15-16
• 2.2 LVDS 的理论分析16-20
• 2.2.1 LVDS 的结构及工作原理16-17
• 2.2.2 LVDS 的主要特性分析17-20
• 2.3 数据传输可靠性研究与实现20-35
• 2.3.1 RS 码的选择20-22
• 2.3.2 RS 编码的实现原理22-29
• 2.3.3 RS 译码的实现原理29-35
• 2.4 本章小结35-36
• 3．系统各模块硬件电路设计36-47
• 3.1 系统方案设计36-38
• 3.1.1 硬件设计的总体思路36-37
• 3.1.2 主要芯片的选择37-38
• 3.2 系统主控模块的设计38-43
• 3.2.1 长线传输匹配设计38-40
• 3.2.2 LVDS 收发模块的设计40-41
• 3.2.3 光纤传输模块设计41-43
• 3.3 LVDS 高速 PCB 设计43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4．系统各模块软件设计及仿真47-67
• 4.1 数据处理分析47-52
• 4.1.1 数据缓冲模块设计47-51
• 4.1.2 数据同步分析51-52
• 4.2 系统各模块设计52-60
• 4.2.1 时钟模块52-55
• 4.2.2 USB 控制模块55-57
• 4.2.3 FPGA 逻辑模块设计57-60
• 4.3 FPGA 程序仿真60-66
• 4.3.1 RS 编译码的仿真60-65
• 4.3.2 系统程序功能仿真65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5．系统测试67-71
• 5.1 系统功能测试67-68
• 5.2 测试台测试结果68-70
• 5.3 本章小结70-71
• 6．总结与展望71-73
• 6.1 全文工作总结71
• 6.2 工作展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果77-78
• 致谢78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 罗德玉;黄德云;;LVDS、ECL、CML逻辑电平电路的特点及应用[J];贵阳学院学报(自然科学版);2009年04期

2 张建忠,郭永庆,王珩;光纤通信技术综述[J];黑龙江水利科技;2005年03期

3 马勇;梅松;;我国光纤通信的现状及发展前景[J];江苏科技信息;2012年04期

4 侯利民;苏淑靖;;基于低压差分信号(LVDS)总线的数字信号源设计与实现[J];科学技术与工程;2013年32期

5 罗乃冬;;基于LVDS技术的传输接口设计[J];声学与电子工程;2008年01期

6 杨翠虹;文丰;姚宗;;基于LVDS的高速数据传输系统的设计[J];通信技术;2010年09期

7 黄发雷;;一种实用的光电隔离式串行通信方案[J];现代电子技术;2006年05期

8 邹丽丽;章世华;董湘麟;;高速串行差分信号的PCB设计与仿真[J];中国新技术新产品;2008年16期

9 符永源;;光纤通信系统中的信道均衡技术探析[J];中国新技术新产品;2010年21期

10 孙杰;冯小平;;FPGA芯片在高速数据采集缓存系统中的应用[J];电子元器件应用;2010年02期

本文编号：990591