基于定制化需求的高速大容量光纤数据接口研究

作     者：曾瀚 

作者单位：中国科学院研究生院（光电技术研究所） 

学位级别：硕士

导师姓名：周国忠

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：光纤传输 FPGA CameraLink 图像 RocketIO GTP 

摘      要：随着光电技术和数字通信技术的发展，光纤传输在光电探测工程实践中得到了广泛应用。本文对光纤传输技术和高速数据传输领域的相关技术进行了分析，对国内外相关技术现状及发展趋势进行了调研，在此基础上针对实际工程的定制化需求完成了基于FPGA平台和Camera Link标准的高速大容量光纤图像数据接口的设计与实现。 具体研究工作如下： 通过分析系统需求和技术指标，构建了系统的整体框架。 完成了传输系统的硬件部分的设计和实现，并对各个模块进行了具体设计。对影响高速链路信号完整性的抖动、反射、衰减和串扰等因素进行了理论分析，并给出PCB的优化设计方法。应用Hyperlynx软件对关键信号进行仿真并指导设计，保证了信号质量，达到降低误码率的目的。 应用VHDL语言完成了FPGA的软件部分的设计，详细介绍了接口缓冲、时钟管理、并口转换、图像传输控制、图像数据对齐、RocketIO GTP的配置和主控制器等主要软件模块，并用Modelsim对软件模块进行了功能仿真。 最后针对设计和实现的软硬件系统搭建了测试实验平台。对光纤传输接口的速率、误码率和实时性进行了测试，并使用传输系统对高速相机的图像进行了传输和恢复，对传输图像的质量进行了评测。测试结果表明，光纤数据接口满足了技术指标，达到了设计要求。