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技术支持

基于FPGA的CY7B923/933复用解复用器在光纤通信中的应用
发布时间:2012-12-11   点击次数:2529次

北京锦坤科技有限公司www.jonkon.com.cn

高进,谢艳,覃宗厚
(中国电子科技集团公司第三十四研究所,广西桂林541004)

摘要:介绍一种cypres s公司的高速串行收发器HOTLink CY7B923/933的原理及其通过可编程器件
FPGA实现CY7B923/933的光纤通信传输,给出了其系统设计原理筒图。该收发器妁传输码率范围为160~400Mb/s,且功耗小,驱动能力强,有较强的鑫动查错功能,特别适用于光纤通信。
关键词:用解复用器;收发器;光纤通信;FPGA
中阔分类号:TN929.11 文献标志码:A

1 引l言
Cypress公司的HOTLink CY7B923发送器和CY7B933接收器是专为点到点串行高速通信而设计的。它适用于光纤、同轴电缆以及双绞线作为通信介质,其传输码率范围为160-400Mb/s:可以自动进行8B/lOB编解码,编码遵循X3.230协议,与光纤通信和ESCON协议兼容:HOTLink收发器功耗较小(发送器350mW,接收器650mW),驱动能力很强。在不加任何补尝电路情况下,330Mb/s,对50Ω同轴电缆(RG2582A/U)可以传送35m,对75Ω同轴电缆(RG262A/U)可达150m。若加上光电转换器用光纤传输.则可传输数十千米以上或更远的距离。笔者已经成功地通过FPGA控制实现将CY7B923/933应用于高速光纡通信系统。下面将简要介绍收发器的原理。并重点介绍如何运用FPGA控制其在光纤通信中实际应用。

2、CY7B923/933原理简介
2.1 CY7B923发送器
CY7B923发送器有时钟产生器、使能输入寄存器、编码器、移位器及自检测试逻辑等主要功能模块组成.结构糕图如图l所示。CY78923发送器将要发送的并行8bit数据锁存到内部寄存器后,编码器进行8B/lOB编码.再由移位器移位串行输国,串行输出波特率是并行字节频率的10倍。同时有三路串行输出(OUTA±,OUTB±.OUTC±),均是差分PECL信号,其中OUTA±,OUTB±.可由FOTO控制置成逻辑零而关闭光纤模块的光输出,OUTC±则不受控划。8B/10B编码也可以被关闭.而采用片外已经编码的l0bit数据(f旁通模式),可由MODE片脚控制(本文只介绍8B/10B转换模式)8B/l0B编码。其它片脚简介如下:CKWf输入).数据写入时钟;D0-D7,并行输入数据;SC/D(输入),特殊字符或数据选择;ENA(输入),并行数据使能,在CKW的上跳沿。若ENA为低电平.则D0~D7被锁存进内部输入寄存器进两被编码、发送:ENNf输入),下一个并行数据使能。若ENN为低电平,则在CKW的下一个上跳沿对的数据D0-D7被锁存、编码、发送;BISTEN(f输入),内部自检使能;SVS(输入),故意产生一个发送错
误;RP(输出),读脉冲,这是一个占空眈为60%的、与CKW频率一致的读信号。

 2.2 CY7B933接收器
CY7B933接收器主要功能模块有:时钟同步器、数据重建器、移位器、解码寄存器、解码器、输出寄存器及自检测试逻辑等。结构框图如图2所示。接收器有两路差分PECL信号(INA±,INB±)输入,可由A/B选其一。时钟同步器是由内部锁相环来保持与接收到的位流(bit stream)频率一致的,提供内部移位和解码时钟。数据重建器。若在接收到的位流中检测到同步码(K28.5),则复位内部位计数器。从而开始同步接收数据.为了防止干扰可由RF输入来使数据重建器停止工作.

 

 CY78933接收器与发送器一样也有两种工作模式.即编码模式和旁通模式(本文只介绍8B/10B编码模式)。这也是MODE片选引脚信号来选择。其它引脚简介如下:REF2CL K(输入),参考时钟;Q0-Q7,并行输出数据;SC/D(输出),特殊字符或数据指示,与发送器相似;RVS(输出),接收出错指示;RDY(输出),数据输出准备;CKR(输出),读出数据同步时钟,Q0-Q7、SC/D、RDY、RVS都与CKR上升沿同步;SI(输入),既可以作为INB一,也可以是状态输入(PECL信号):SOf输出),状态输出,即是将SI信号的PECL电平转换成TTL电平输出;BISTEN(输入),内部自检使能控制。

3系统设计及框图
基于FPGA的CY7B923/933复用/解复用器的光纤通信系统应用由光发射端和光接收端组成.系统设计框图如图3所示。


CY78923/933复用/解复用器用于光纤通信系统中(没用FPGA).笔者在试验中发现对数据不加任何
控制处理时,光接收端CY7B933经常出现失锁.不利于光纤通信:单独对光发射端的引脚如ENA进行控制时,先加电光接收端.后加电光发射端时,CY7B933锁定,系统正常工作:但先加电光发射端,后加电光接收端时,CY7B933失锁,系统工作不正常,这也不利于光纤通信。基于FPGA的CY7B923/933复用/解复用器的光纤通信系统应用能够更好地解决以上问题。


3.1光发射端
为了灵活运用CY7B923/933.本次系统设计时将CY7B923/933的所有输人、输出控制引脚和输入输出数据全部引入可编程FPGA中进行统一控制。本系统的设计关键在于如何保持光发射端与光接收
端链路的稳定同步.为了使光接收端能时刻保持与发送端同步.系统对所有的数据输入重新编码.在数据每一位的前半周期插入同步码型.光接收端时刻先检测到同步码.这样就不用担心整个系统光发射端和光接收端的加电先后顺序问题.链路将时刻保持锁定正常状态。由于CY7B923选用8B/10B编码模式.MODE接地。不用的差分串行输出端OUTB±、OUTC±接高电平。

3.2光接收端
光接收端经过光电转换器恢复差分串行信号.通过CY7b933把差分串行信号INA±串并转换成8路并行输出信号R0一R7。由于光发射端通过FPGA把输入的信号重新编码.因此光接收端把输出的8路并行信号R0一R7送到可编程FPGA中解码还原出原始信号。

4光纤通信系统中的应用实例
笔者已成功地将HOTLink收发器应用于一高速光纤通信系统。光发送端数据D0一D7从FPGA送出。
光接收端将收到的数据写入FPGA。FPGA选用XINLINX9572.经过FPGA对接收到的R0一R7重新处
理还原出原始数据。系统设计原理简图如图4所示。本系统选用飞通PT731l一41—1光电转换器.供电电压+5V。当然,根据不通的传输距离应选用不同类型的光电转换器。


5结束语
从以上分析及应用电路可以看出。本系统为HOTLinkCY7B923/933高速收发器应于高速光纤通信提供了一个重要解决方案.也为其他高速收发器器件应用于光纤通信提供了设计参考。

 参考文献:
[1]CYPILESS HOTLink Transmme“Receiver Datasheet.
[2]曾繁泰,陈美金,著.VHDL程序设计[M].北京:清华大学出版社,2001.
[3]吴冠华,王诚,编著.Altem FOGA,CPLD设计[M].北京:人民邮电出版社.2005.7.

 

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