CN207652441U - 一种差分信号光纤通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种差分信号光纤通信系统，包括USB转422模块、422转TTL模块、第一FPGA模块、第二FPGA模块、光电转换模块、电光转换模块和TTL转USB模块，所述USB转422模块、422转TTL模块、第一FPGA模块依次连接，以用于将信号输送给第一FPGA模块编码，所述第一FPGA模块与电光转换模块相连以用于将信号转换成光信号发出，所述电光转换模块通过光纤与光电转换模块相连，所述光电转换模块与第二FPGA模块相连以用于将光信号转换为电信号传输给第二FPGA模块解码，所述第二FPGA模块和TTL转USB模块相连以用于将解码后的信号输出。与现有编码传输技术相比，本系统的产品体积更小、编码解码方式更简单、成本更低。
Description
技术领域
本实用新型差分编码通信领域，具体的涉及一种差分信号光纤通信系统。
背景技术
现有的差分信号通讯系统，多采用8b10b编码技术，该算法的基本思想是将一个8位字节划分为5位和3位两部分，对5位部分进行 5B/6B编码，对3位部分进行3B/4B编码。相对于一次编码一个8位字节，分为两部分进行编码使得硬件上能更有效地对更小的子块进行编解码。通过两部分分别编码，最终8位字节被编码为10位字节。编码后的10位中所有1或0的个数不会超过6个，并且连续的1或0 的个数不会超过4个，可以保证信号的准确性、稳定性和控制误码率。
但这种编码方式较为复杂，并且支持8b10b编码IP核的FPGA 成本较高，采用这种编码方式的系统较为复杂，且编码器体积较大。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种体积小、编码解码方式简单、成本低的差分信号光纤通信系统。
本实用新型采用的技术方案是：
一种差分信号光纤通信系统，包括：USB转422模块、422转TTL模块、第一FPGA模块、第二FPGA模块、光电转换模块、电光转换模块和 TTL转USB模块，所述USB转422模块、422转TTL模块、第一FPGA模块依次连接，以用于将数字信号输送给第一FPGA模块编码，所述第一FPGA模块与电光转换模块相连以用于将电信号转换成光信号发出，所述电光转换模块通过光纤与光电转换模块相连以用于传输光信号，所述光电转换模块与第二FPGA模块相连以用于将光信号转换为电信号传输给第二FPGA模块解码，所述第二FPGA模块和TTL转USB模块相连以用于将解码后的数字信号输出。
进一步的，所述第一FPGA模块、第二FPGA模块上皆设置有杜邦线接口，所述光电转换模块和电光转换模块上皆设置有SMA接口，所述SMA 接口通过SMA转杜邦线与杜邦线接口相连，以用于传输数据。
进一步的，所述光电转换模块和电光转换模块上皆设置有HDMI光纤接口，以用于连接光纤。
优选的，所述FPGA编码模块采用5V供电，所述电光转换模块采用 5V供电，所述光电转换模块采用3.3V供电。
优选的，所述FPGA编码模块采用Lattice公司的XP2-5E型号FPGA 模块。
本实用新型的有益效果：
本实用新型采用第一FPGA模块将输入信号进行编码然后通过光纤传输，再由第二FPGA模块进行解码输出，信号编码解码方法简单，能够有效解决差分信号长距离传输的问题，同时还能够减少普通线缆带来的重量和成本问题。与现有的编码传输系统相比，本系统的产品体积更小、编码解码方式更简单、成本更低。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明；
图1为本实用新型差分信号光纤通信系统的方框图；
图2为本实用新型光电转换模块的电路图；
图3为本实用新型电光转换模块的电路图；
图4为本实施例中USB转422模块输入信号和输出信号的对比图；
图5为本实施例中422转TTL模块输入信号和输出信号的对比图；
图6为本实施例中第一FPGA接收的TTL信号与第二FPGA模块解码输出信号的对比图。
具体实施方式
如图1-图3所示为本实用新型的一种差分信号光纤通信系统，包括：USB 转422模块1、422转TTL模块2、第一FPGA模块3、第二FPGA模块4、光电转换模块5、电光转换模块6和TTL转USB模块7，USB转422模块 1、422转TTL模块2、第一FPGA模块3依次连接，以用于将USB端口输入的通讯信号输送给第一FPGA模块3编码，USB转422模块1的作用是将接受的数字信号转换为查分442信号输出，由于422信号电平过高，无法直接和单片机的IO口相连，所以需要先通过422转TTL模块2将 422信号转成TTL电平信号，才能接入第一FPGA模块3的输入口。
然后，第一FPGA模块3的作用是实现低频输入信号的高频率差分编码，然后数据通过光纤，由第二FPGA模块4在一定的时延控制下，完成原信号的解码并输出，第一FPGA模块3与电光转换模块6相连以用于将信号转换成光信号发出，电光转换模块6通过光纤与光电转换模块5相连，光电转换模块5与第二FPGA模块4相连以用于将光信号转换为电信号传输给第二FPGA模块4解码，第二FPGA模块4和TTL转USB模块7 相连以用于将解码后的信号输出，优选的，TTL转USB模块7采用PL2303，第一FPGA模块3、第二FPGA模块4皆采用Lattice公司的XP2-5E型号 FPGA模块。
其中，第一FPGA模块3、第二FPGA模块4上皆设置有杜邦线接口，光电转换模块5和电光转换模块6上皆设置有SMA接口，SMA接口通过 SMA转杜邦线与杜邦线接口相连，以用于传输数据。光电转换模块5和电光转换模块6上皆设置有HDMI光纤接口，以用于连接光纤作为长距离传输介质。
最后，第一FPGA模块3、第二FPGA模块4皆采用5V供电，电光转换模块6采用5V供电，光电转换模块5采用3.3V供电。
本实用新型的工作流程为：
本实施例通过两端USB口连接电脑来行通讯演示，首先，电脑模拟时钟信号，每隔100ms或者1s发送不同的数字，数字信号通过USB转 422模块1转换为422差分电平(5V左右)，如图4所示为USB转422 模块1输入信号和输出信号的对比图；
然后，422电平信号再经过422转TTL模块2，转换为TTL电平(3V 左右)，即可输入至FPGA开发板内，其电平变化如图5所示；
接下来，将TTL电平作为第一FPGA模块3的输入，第一FPGA将输入信号进行2:1和1:2的高频编码，编码的100M信号通过30米光纤，并经过第二FPGA就模块4的解码，输出原信号，如图6所示为第一FPGA 模块3接收的TTL信号与第二FPGA模块4解码输出信号的对比图，可以看出测试原TTL信号源与解码输出的波形的吻合度，延时在100ns内。
本实用新型采用第一FPGA模块3将输入信号进行编码然后通过光纤传输，再由第二FPGA模块4进行解码输出，信号编码解码方法简单，能够有效解决差分信号长距离传输的问题，同时还能够减少普通线缆带来的重量和成本问题。与现有编码传输技术相比，本系统的产品体积更小、编码解码方式更简单、成本更低。
以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，本实用新型并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种差分信号光纤通信系统，其特征在于，包括：USB转422模块(1)、422转TTL模块(2)、第一FPGA模块(3)、第二FPGA模块(4)、光电转换模块(5)、电光转换模块(6)和TTL转USB模块(7)，所述USB转422模块(1)、422转TTL模块(2)、第一FPGA模块(3)依次连接，以用于将数字信号输送给第一FPGA模块(3)编码，所述第一FPGA模块(3)与电光转换模块(6)相连以用于将电信号转换成光信号发出，所述电光转换模块(6)通过光纤与光电转换模块(5)相连以用于传输光信号，所述光电转换模块(5)与第二FPGA模块(4)相连以用于将光信号转换为电信号传输给第二FPGA模块(4)解码，所述第二FPGA模块(4)和TTL转USB模块(7)相连以用于将解码后的数字信号输出。
2.根据权利要求1所述的一种差分信号光纤通信系统，其特征在于：所述第一FPGA模块(3)、第二FPGA模块(4)上皆设置有杜邦线接口，所述光电转换模块(5)和电光转换模块(6)上皆设置有SMA接口，所述SMA接口通过SMA转杜邦线与杜邦线接口相连，以用于传输数据。
3.根据权利要求1所述的一种差分信号光纤通信系统，其特征在于：所述光电转换模块(5)和电光转换模块(6)上皆设置有HDM I光纤接口，以用于连接光纤。
4.根据权利要求1所述的一种差分信号光纤通信系统，其特征在于：所述第一FPGA模块(3)、第二FPGA模块(4)皆采用5V供电，所述电光转换模块(6)采用5V供电，所述光电转换模块(5)采用3.3V供电。
5.根据权利要求1所述的一种差分信号光纤通信系统，其特征在于：所述第一FPGA模块(3)、第二FPGA模块(4)皆采用Latt i ce公司的XP2-5E型号FPGA模块。
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