由于传输线对信号有损耗,而且容易产生信号失真、畸变和码元串扰等,本系统采用了自适应电缆均衡器CLC014对远程传输后接收到的数据进行均衡。CLC014具有同轴电缆和双绞线的自动均衡、载波检测与输出静音功能,适用数据速率范围为50 Mb/s~650 Mb/s,且具有极低的抖动性能。
LVDS接收器在内部虽然提供了针对输入悬空、输入短路以及输入不匹配等情况下的可靠性设计,但是当驱动器三态或LVDS接收器没有连接到驱动器上时,连接电缆会产生天线效应,此时LVDS接收器就有可能开关或振荡。为避免此种情况的发生,传输电缆采用双绞屏蔽电缆;另外在电路设计上外加上拉和下拉电阻来提高LVDS接收器的噪声容限。图3中的R31为100 Ω的匹配电阻,R32和R30分别为提高噪声容限的上拉和下拉电阻,阻值为1.5 kΩ。
FPGA主要通过控制LVDS串行器的TCLK、TCLK_R/F引脚以及LVDS解串器的RCLK、RCLK_R/F引脚实现数据的发送与接收。具体实现方法为:TCLK、RCLK引脚由FPGA分配同一时钟(时钟频率为20 MHz),在时钟的上升沿,FPGA先将从高速SRAM中读取的1 B的数据发送出去,另外在FPGA接收到1 B的数据后,先将其存入内部FIFO中,当FIFO中的数据达到512 B后通知USB单片机读取数据,然后发送到计算机。
4 实验结果
图4与图5分别为系统以20 MB/s的速度发送和接收的一帧512×512 B(每字节表示一个像素点)图像数据,分析结果表明发送与接收的图像数据完全一致,满足系统的设计要求。
采用LVDS技术与FPGA相结合的方法,实现了弹载图像采集设备与地面测试台之间高速数据传输,系统的传输速率可达到20 MB/s,并且提高了系统的可靠性和集成度。另外,整个系统的时序均由FPGA控制实现,具有很强的重构性。本设计已成功应用于某CCD图像采集设备的测试中,系统工作性能稳定。
参考文献
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