CN103747220A - 计算机通用接口的数据光纤传输系统 - Google Patents

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徐涵
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Abstract

本发明涉及一种计算机通用接口的数据光纤传输系统，包括计算机接口、光电处理单元和外设，光电处理单元通过计算机接口分别连接计算机和外设，光电处理单元中包括通过光纤连接的光电处理发送单元和光电处理接收单元，光电处理发送单元和光电处理接收单元中均设有双向光纤收发模块，其中计算机接口包括Displayport接口及线缆、HDMI接口及线缆、DVI接口及线缆、标准音频输入接口及线缆、USB接口及线缆和光纤输入输出接口及光纤线缆等通用接口。本系统可以传输高数据量、高速率的非压缩视频图像，解决了传统电缆远距离传输时信号传输损耗高、传输速率低的问题，以及采用压缩算法对信号质量以及时延方面带来的问题。

Description

计算机通用接口的数据光纤传输系统
技术领域
本发明属于计算机数据传输领域，特别涉及到计算机通用接口的数据传输方向。
背景技术
传统的桌面计算机系统通过Displayport接口（DisplayPort是一种高清数字显示接口标准，可以连接电脑和显示器，也可以连接电脑和家庭影院）、HDMI接口（High DefinitionMultimedia Interface，即高清晰度多媒体接口）以及DVI接口（Digital Visual Interface，即数字视频接口）与显示设备连接；通过USB接口与鼠标及键盘等输入设备连接；连接的物理介质为相应的电缆。但是使用电缆传输，信号传输损耗高、不利于远距离传输，特别是针对显示设备越来越高的显示分辨率，传统的电缆传输方案已不堪重负。
随着光纤通信技术的发展，数据传输的方式也越来越多，基于光纤的信号传输比其它的如双绞线传输、同轴电缆传输有着更大的优势。众所周知，光纤传输主要依靠光纤收发器在光纤的一端将电信号转变为光信号，而在另一端将光信号转回对应的电信号。光纤系统提供了灵活的传输和组网方式，信号质量好、稳定性高。近年来，由于光纤通信技术的飞速发展，也使得光纤传输系统的造价大幅降低，所以光纤的应用越来越普及。光纤已广泛应用于车载机载和军事通信网等领域。
发明内容
为了克服现有技术中传统电缆远距离传输时信号传输损耗高、传输速率低的问题，以及采用压缩算法对信号质量以及时延方面可能带来的问题，本发明提供一种计算机通用接口的数据光纤传输系统。
本发明的技术方案是：一种计算机通用接口的数据光纤传输系统，包括计算机接口、光电处理单元和外设，光电处理单元通过计算机接口分别连接计算机和外设。光电处理单元中包括光电处理发送单元和光电处理接收单元，光电处理发送单元和光电处理接收单元之间通过光纤传送数据。光电处理发送单元和光电处理接收单元中均设有双向光纤收发模块，可以保证光纤的发送和接收功能双方向同时的运行还能够检测接收到的数据信号，实现光纤收发一体化，增大了计算机的外设显示传输速度。计算机接口包括Displayport接口及线缆、HDMI接口及线缆、DVI接口及线缆、标准音频输入接口及线缆、USB接口及线缆和光纤输入输出接口及光纤线缆等通用接口。
本发明有如下积极效果：以光纤作为数据传输介质，具备如下的优点：1.光纤传输损耗低；传输介质是决定传输损耗的重要因素，决定了传输信号所需中继的距离，光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点；2.光纤传输速率高；基于光纤介质可以轻松实现高分辨率图像的非压缩传输，保证了图像的质量；3.抗干扰性强；光纤传输中的载波是光波，抵抗外界电磁场干扰能力强；4.重量轻机械性能好。本系统采用大规模现场可编程芯片——FPGA作为主处理芯片，采用航空电子数字视频总线（Avionics Digital Video Bus，ARINC818）标准，适用高带宽、低延迟、非压缩数字视频传输开发的一个视频接口和协议标准，通过光纤传输，数据传输速率高、非压缩传输保证了信号的质量。
附图说明
图1是本发明的工作原理结构框图；
图中，1为计算机、2为计算机接口、3为光电处理发送单元、4为光电处理接收单元、5为外设。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示，一种计算机通用接口的数据光纤传输系统，该系统包括：计算机接口2、光电处理单元和外设5，其中光电处理单元又分为光电处理发送单元3和光电处理接收单元4，光电处理发送单元3和光电处理接收单元4中均设有双向光纤收发模块，双向光纤收发模块具备抗振动设计，适应工业级温度范围（-40℃—+85℃），可以保证光纤的发送和接收功能双方向同时的运行还能够检测接收到的数据信号，实现光纤收发一体化，增大了计算机的外设显示传输速度。在系统中，计算机1通过计算机接口2传输数据，计算机接口2连接到光电处理发送单元3，光电处理发送单元3将接收到的计算机接口2的数据信息通过光纤介质传输数据信号到光电处理接收单元4，光电处理接收单元4把信号发送到外设5，外设5可以是高清显示器、标准音箱设备以及USB鼠标键盘等。计算机接口2为通用接口，包括Displayport接口及线缆、HDMI接口及线缆、DVI接口及线缆、标准音频输入接口及线缆、USB接口及线缆以及光纤输入输出接口及光纤线缆等通用接口。光电处理发送单元3和光电处理接收单元4之间可进行远距离传输，传输距离在500米左右，因为采用的是光纤通信，光纤传输损耗低、传输速率高、基于光纤介质可以轻松实现高分辨率图像的非压缩传输，保证了图像的质量、抗干扰性强而且重量轻机械性能好。该系统是实现了计算机主机和用户输入输出设备超远距离独立工作的设备。
系统中的光电信号处理发送单元3以及光电信号处理接收单元4采用大规模可编程逻辑器件FPGA（Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）作为主处理芯片，采用RocketIO（收发器）作为高速串行数据的收发接口，数据传输中采用高清图像及音频数据传输协议遵循航空电子数字视频总线（Avionics Digital Video Bus,ARINC818）标准。
FPGA芯片的处理能力强大，速度更快，能耗相当低，利用FPGA将接收到的视频图像的数据打包成符合ARINC818协议的数据链路格式然利用光纤通道发送出去，同时将通过光纤通道接收到的符合ARINC818数据链路格式的数据进行解析还原出其中的视频图像及音频等数据。在光电处理发送单元3中：计算机显卡输出的各种视频音频信号进入对应解码芯片，解码芯片将数据传给FPGA，FPGA对数据进行处理后发给双向光纤收发模块发送出去。在光电处理接收单元4：双向光纤收发模块将接收到的串行数据发给FPGA，FPGA将收到数据进行处理后将该数据通过对应的编码芯片，实现各种视频音频信号的编码输出，驱动显示器显示出接收到的图像以及音响等外设。
收发器支持高达每通道3.125Gbps的数据速率，并可利用通道捆绑功能满足各种应用不断增长的数据传输速率的要求。航空电子数字视频总线（Avionics Digital Video Bus，ARINC818）是为高带宽，低延迟，非压缩数字视频传输开发的一个视频接口和协议标准，与2007年初发布。在正式发布前已经应用于波音787和空客A400M两个项目中，成为高性能军用视频系统的事实标准。ARINC818基于FC-AV（ANSI INCITS356-2002）协议，FC-AV协议已被大量应用在F18和C130AMP的视频系统中。虽然FC-AV有大量的应用，但具体的实现有差别，ARINC818提供了一个标准化高速视频系统的机会。ARINC818是点到点，8/10编码的串行协议，用于传输视频，音频和数据。协议采用了包结构，以视频为中心，应用非常灵活，支持多种功能，包括将多路视频信号复用到一个链路上，或者通过两个通道传输一个数据流。系统传输的内容可以是高数据量、高速率的非压缩视频图像；特别针对超长距离、高分辨率、恶劣的电磁环境的图像及其它数据传输；端到端传输延迟量级小于10us；传输位差错率低于3.0×10e-12。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种计算机通用接口的数据光纤传输系统，包括计算机接口（2）、光电处理单元和外设（5），光电处理单元通过计算机接口（2）分别连接计算机（1）和外设（5）。
2.根据权利要求1所述计算机通用接口的数据光纤传输系统，其特征在于，所述光电处理单元包括光电处理发送单元（3）和光电处理接收单元（4），光电处理发送单元（3）和光电处理接收单元（4）之间通过光纤传送数据。
3.根据权利要求2所述计算机通用接口的数据光纤传输系统，其特征在于，所述光电处理发送单元（3）和光电处理接收单元（4）中均设有双向光纤收发模块。
4.根据权利要求1所述计算机通用接口的数据光纤传输系统，其特征在于，所述计算机接口（2）包括Displayport接口及线缆、HDMI接口及线缆、DVI接口及线缆、标准音频输入接口及线缆、USB接口及线缆和光纤输入输出接口及光纤线缆。
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