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基于光纤通道的LVDS视频数据传输系统发送端设计与实现

作　者: 欧扬
导　师: 邱昆
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤通道 LVDS FC-AE帧 VerilogHDL FPGA PCB
分类号: V243.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在现代航空电子系统中,各种机载设备之间视频数据传输量与日俱增,传统的金属线缆的带宽已成为限制其发展瓶颈。随着光纤通信技术的高速发展,光纤这种高带宽、高稳定的传输方式也被广泛的应用于现代航空电子中。光纤通道就是航空电子光纤通信现行标准之一。LVDS是一种通用接口标准,采用高速模拟电路技术,可确保金属线缆能够支持千兆位以上的数据传输,具有高速、低噪声、低功率、低成本的优势,已经广泛的应用于现代的视频传输中。结合光纤通道和LVDS的技术特点,开发基于光纤通道的LVDS视频传输系统对于现代航空电子综合系统的发展具有重要意义。本文简单地阐述了光纤通道和LVDS的发展现状和特点,并基于两者的优势,提出了本文所研究的方向—基于光纤通道的LVDS视频传输系统。概述了FC-AE帧的基本原理和实现机制,为系统发送端的设计和实现作好理论铺垫。论文重点主要围绕系统发送端的设计方案、FPGA各功能模块的实现方案、硬件实现方案进行了详细的阐述,并按照FPGA开发一般步骤进行了各个部分的具体实现,并对发送端进行了测试和仿真。论文最后设计了系统验证试验方案,由系统实验验证了发送端的功能,并对试验结果进行了分析,对存在的问题进行了探讨。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-15
第一章绪论  15-22
  1.1 光纤通道概述  16-18
    1.1.1 光纤通道的发展现状  16
    1.1.2 光纤通道技术在航电系统中的应用  16-17
    1.1.3 光纤通道技术与其他协议的比较  17-18
  1.2 LVDS 视频系统简介  18-20
    1.2.1 LVDS 的发展现状  18
    1.2.2 LVDS 的技术特点  18-20
  1.3 基于光纤通道的LVDS 视频传输系统的优势  20
  1.4 本文的主要研究内容与章节安排  20-22
第二章光纤通道协议及FC-AE 帧简介  22-33
  2.1 光纤通道协议构架  22-23
  2.2 光纤通道帧结构  23
  2.3 原语信号  23-24
  2.4 帧起始定界符  24
  2.5 帧头  24-30
    2.5.1 路由控制字段：R_CTL  25
    2.5.2 地址标识符：S_ID 和D_ID  25-27
    2.5.3 等级级别控制符：CS_CTL  27
    2.5.4 数据结构类型：TYPE  27
    2.5.5 帧控制：F_CTL  27-28
    2.5.6 序列ID：SEQ_ID  28
    2.5.7 数据字段控制  28-29
    2.5.8 序列计数：SEQ_CNT  29
    2.5.9 发送端交换标识符：OX_ID  29
    2.5.10 响应端交换标识符：RX_ID  29-30
    2.5.11 参数：Parameter  30
  2.6 帧净荷  30
  2.7 循环冗余校验  30-31
  2.8 帧终止界定符  31
  2.9 端口服务类型  31-32
  2.10 小结  32-33
第三章发送端设计方案  33-39
  3.1 系统设计要求  33
  3.2 系统设计方案  33-34
  3.3 发送综合功能模块设计方案  34-35
  3.4 发送端与系统通信过程  35-36
  3.5 发送端涉及的帧类型  36-38
    3.5.1 发送出去的控制帧  36
    3.5.2 接收到的控制帧  36-37
    3.5.3 视频数据帧  37-38
  3.6 小结  38-39
第四章发送模块中各模块设计及仿真  39-58
  4.1 模块仿真的意义与仿真软件介绍  39-40
  4.2 发送模块中主要功能模块设计方案  40-54
    4.2.1 8bit/10bit 模块  40-42
    4.2.2 8bit:32bit 复用/32bit:8bit 解复用接口  42-44
    4.2.3 发送模块  44-53
    4.2.4 CRC 校验模块  53-54
  4.3 发送端综合仿真  54-57
    4.3.1 综合仿真软件介绍  55-56
    4.3.2 FPGA 综合仿真  56-57
  4.4 小结  57-58
第五章 PCB 设计实现及调试  58-71
  5.1 器件选择  58-59
  5.2 发送端主要部分电路设计  59-67
    5.2.1 电源部分  59-60
    5.2.2 FPGA 芯片配置部分  60-62
    5.2.3 光模块配置部分  62-63
    5.2.4 串并转换芯片MAX3831 配置  63-65
    5.2.5 LVDS 差分线对布线和阻抗匹配  65-67
  5.3 发送端PCB 板  67-68
  5.4 发送端硬件检测与调试  68-70
    5.4.1 PCB 板检测  68
    5.4.2 电源测试  68-69
    5.4.3 FPGA 芯片调试  69-70
  5.5 小结  70-71
第六章试验验证及结果分析  71-82
  6.1 验证试验设计  71
  6.2 4 路LVDS 信号发生模块设计  71-74
  6.3 试验结果及分析  74-81
  6.4 小结  81-82
第七章全文总结  82-84
  7.1 本文工作总结  82
  7.2 本文的创新点  82-83
  7.3 不足与展望  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-87
个人简介  87-88
攻读硕士学位期间的研究成果  88-89

基于光纤通道的LVDS视频数据传输系统发送端设计与实现

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