CN106100740A - 一种4g4接口模块系统 - Google Patents

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鄢冬斌
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Abstract

本发明公开了一种4G4接口模块系统，包括一片FPGA，所述FPGA为Xilinx公司V5系列芯片，所述FPGA与四路光纤接口通信，所述光纤接口为USTO系列微型光收发模块，单路所述光纤接口的传输速度为2.5Gbps。本发明采用中电44所得USOT系列微型光收发模块，该系列模块将发送和接收部分封装在一个小尺寸金属盒体内，增强了模块抗电磁干扰能力，模块经过严格的军品级筛选及环境试验，具有抗振动、抗电磁干扰、耐湿热、温度适应性强等特点，保证了本发明的可靠性和环境适应性。

Description

一种4G4接口模块系统
技术领域
本发明涉及通信数据处理技术领域，具体的涉及一种4G4接口模块系统。
背景技术
由于光纤传输速度快的优势，光纤传输已越来越多的替代了传统的电缆传输，但在光纤传输过程中，信号易受电磁干扰是限制其使用的重要影响因素之一。
发明内容
本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种4G4接口模块系统，该接口模块具有抗振动、抗电磁干扰、耐湿热、温度适应性强等特点，保证了模块的可靠性和环境适应性，解决了现有技术中光纤接口传输稳定性差的技术问题。
本发明的发明目的通过下述技术方案实现：
一种4G4接口模块系统，包括一片FPGA，所述FPGA为Xilinx公司V5系列芯片，所述FPGA与四路光纤接口通信，所述光纤接口为USTO系列微型光收发模块，单路所述光纤接口的传输速度为2.5Gbps。
本发明采用中电44所得USOT系列微型光收发模块，该系列模块将发送和接收部分封装在一个小尺寸金属盒体内，增强了模块抗电磁干扰能力，模块经过严格的军品级筛选及环境试验，具有抗振动、抗电磁干扰、耐湿热、温度适应性强等特点，保证了本发明的可靠性和环境适应性，而且上述微型光收发模块高度仅8mm，使本发明的结构更加紧凑。XilinxV5系列的FPGA，具有8对高速接口，可满足本发明与外部处理板之间的高速数据交互。
进一步的，所述FPGA接收来自背板的4路RocketIO数据，并通过2路CAN总线、2路RS232和2路RS422对外通信。FPGA接收来自背板的4路RocketIO数据，并可通过RocketIO与处理板实现数据交互，FPGA的启动采用MASTER SPI启动方式，FPGA的JTAG接口放置在板上，以方便调试。
进一步的，所述FPGA通过2路DA输出与DAC总线通信，其中一路通过DA芯片与DAC总线通信，另一路为时钟输出，所述DAC总线通过射频连接器SSMB-JWHD-1输出，置于板内，供用户调试使用，DAC总线的控制器通过FPGA实现。
进一步的，所述FPGA的2路RS422设置有两级防浪涌电路。由于静电、热插拔或其他方式带来的浪涌其瞬时幅值可达到1KV~15KV，采用一级防浪涌电路不能完全将浪涌电压抑制到芯片安全工作电压下，故需采用二级防浪涌电路设计。
进一步的，所述防浪涌电路包括放电二极管G1、G2、G3、电阻R1、电阻R2、瞬态电流抑制二极管TVS1和TVS2，其中G1用于防差模浪涌，G2和G3用于抗共模浪涌，G1、G2和G3共同构成第一级防浪涌电路，电阻R1和R2起限流作用，TVS1和TVS2构成第二级防浪涌电路。
进一步的，所述放电二极管G1、G2和G3为陶瓷气体放电二极管，放电二极管分为陶瓷气体放电二极管和半导体放电二极管，由于半导体放电二极管版面面积最小为5.2*4.6mm不太适用，而气体放电二极管最小封装为1206比较适用。
进一步的，所述电阻R1和R2为10欧/1W功率电阻或自恢复保险丝，起限流作用，避免浪涌形成的瞬时大电路击穿芯片。
进一步的，上述4G4接口模块系统还包括网口，所述网口与单片机TMS320D通信，所述单片机TMS320D与FPGA通信，单片机TMS320D外挂有Flash。外界设备将数据传输至本接口模块并固化在接口模块上的FLASH内，之后每次上电，接口模块将自行从FLASH中读取配置文件并传输至后续的数据处理板，以提高数据传输速率。
进一步的，所述FPGA的IO口外挂有SPI Flash，由单片机将接收到的网络数据实时发送至FPGA，FPGA将数据固化至flash，之后每次上电由FPGA自行读取数据并完成后续操作。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明采用中电44所得USOT系列微型光收发模块，该系列模块将发送和接收部分封装在一个小尺寸金属盒体内，增强了模块抗电磁干扰能力，模块经过严格的军品级筛选及环境试验，具有抗振动、抗电磁干扰、耐湿热、温度适应性强等特点，保证了本发明的可靠性和环境适应性；Xilinx V5系列的FPGA，具有8对高速接口，可满足本发明与外部处理板之间的高速数据交互；采用二级防浪涌电路设计，可以完全将浪涌电压抑制到芯片安全工作电压下，保障芯片安全工作。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一种实施方式的原理框图；
图2为本发明一种实施方式中的防浪涌电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，一种4G4接口模块系统，包括一片FPGA，所述FPGA为Xilinx公司V5系列芯片，所述FPGA与四路光纤接口通信，所述光纤接口为USTO系列微型光收发模块，单路所述光纤接口的传输速度为2.5Gbps。
本发明采用中电44所得USOT系列微型光收发模块，该系列模块将发送和接收部分封装在一个小尺寸金属盒体内，增强了模块抗电磁干扰能力，模块经过严格的军品级筛选及环境试验，具有抗振动、抗电磁干扰、耐湿热、温度适应性强等特点，保证了本发明的可靠性和环境适应性，而且上述微型光收发模块高度仅8mm，使本发明的结构更加紧凑。XilinxV5系列的FPGA，具有8对高速接口，可满足本发明与外部处理板之间的高速数据交互。
实施例2：
本实施例是在上述实施例基础上做的进一步改进，如图1所示，在本实施例中，FPGA接收来自背板的4路RocketIO数据，并通过2路CAN总线、2路RS232和2路RS422对外通信。FPGA接收来自背板的4路RocketIO数据，并可通过RocketIO与处理板实现数据交互，FPGA的启动采用MASTER SPI启动方式，FPGA的JTAG接口放置在板上，以方便调试。FPGA还通过2路DA输出与DAC总线通信，其中一路通过DA芯片与DAC总线通信，另一路为时钟输出，所述DAC总线通过射频连接器SSMB-JWHD-1输出，置于板内，供用户调试使用，DAC总线的控制器通过FPGA实现。
实施例3：
本实施例是在上述实施例基础上做的进一步改进，如图1和图2所示，在本实施例中，所述FPGA的2路RS422设置有两级防浪涌电路。由于静电、热插拔或其他方式带来的浪涌其瞬时幅值可达到1KV~15KV，采用一级防浪涌电路不能完全将浪涌电压抑制到芯片安全工作电压下，故需采用二级防浪涌电路设计。如2所示，图所述防浪涌电路包括放电二极管G1、G2、G3、电阻R1、电阻R2、瞬态电流抑制二极管TVS1和TVS2，其中G1用于防差模浪涌，G2和G3用于抗共模浪涌，G1、G2和G3共同构成第一级防浪涌电路，电阻R1和R2起限流作用，TVS1和TVS2构成第二级防浪涌电路。
实施例4：
本实施例是在上述实施例基础上做的进一步改进，如图1和图2所示，在本实施例中，所述放电二极管G1、G2和G3为陶瓷气体放电二极管，放电二极管分为陶瓷气体放电二极管和半导体放电二极管，由于半导体放电二极管版面面积最小为5.2*4.6mm不太适用，而气体放电二极管最小封装为1206比较适用。电阻R1和R2为10欧/1W功率电阻或自恢复保险丝，起限流作用，避免浪涌形成的瞬时大电路击穿芯片。
实施例5：
本实施例是在上述实施例基础上做的进一步改进，如图1所示，在本实施例中，本4G4接口模块系统还包括网口，所述网口与单片机TMS320D通信，所述单片机TMS320D与FPGA通信，单片机TMS320D外挂有Flash。外界设备将数据传输至本接口模块并固化在接口模块上的FLASH内，之后每次上电，接口模块将自行从FLASH中读取配置文件并传输至后续的数据处理板，以提高数据传输速率。所述FPGA的IO口外挂有SPI Flash，由单片机将接收到的网络数据实时发送至FPGA，FPGA将数据固化至flash，之后每次上电由FPGA自行读取数据并完成后续操作。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种4G4接口模块系统，其特征在于：包括一片FPGA，所述FPGA为Xilinx公司V5系列芯片，所述FPGA与四路光纤接口通信，所述光纤接口为USTO系列微型光收发模块，单路所述光纤接口的传输速度为2.5Gbps。
2.根据权利要求1所述的4G4接口模块系统，其特征在于：所述FPGA接收来自背板的4路RocketIO数据，并通过2路CAN总线、2路RS232和2路RS422对外通信。
3.根据权利要求2所述的4G4接口模块系统，其特征在于：所述FPGA引出2路与DAC总线通信，其中一路通过DA芯片与DAC总线通信，另一路为时钟输出，所述DAC总线通过射频连接器SSMB-JWHD-1输出。
4.根据权利要求2所述的4G4接口模块系统，其特征在于：所述FPGA的2路RS422设置有两级防浪涌电路。
5.根据权利要求4所述的4G4接口模块系统，其特征在于：所述防浪涌电路包括放电二极管G1、G2、G3、电阻R1、电阻R2、瞬态电流抑制二极管TVS1和TVS2，其中G1用于防差模浪涌，G2和G3用于抗共模浪涌，G1、G2和G3共同构成第一级防浪涌电路，电阻R1和R2起限流作用，TVS1和TVS2构成第二级防浪涌电路。
6.根据权利要求5所述的4G4接口模块系统，其特征在于：所述放电二极管G1、G2和G3为陶瓷气体放电二极管。
7.根据权利要求5所述的4G4接口模块系统，其特征在于：所述电阻R1和R2为10欧/1W功率电阻或自恢复保险丝。
8.根据权利要求1所述的4G4接口模块系统，其特征在于：还包括网口，所述网口与单片机TMS320D通信，所述单片机TMS320D与FPGA通信，单片机TMS320D外挂有Flash。
9.根据权利要求8所述的4G4接口模块系统，其特征在于：所述FPGA的IO口外挂有SPIFlash。
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