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m-lvds接收器的设计

M-LVDS接收器的设计

作者：李智湖南大学

学位级别：硕士

随着通信技术的发展，并行数据的串行传输已经成为了主流传输方式，低电压差分信号lvds（Low Voltage Differential Signal）是一种用于高速串行信号传输的国际通用接口标准。lvds因其具有高速度、低功耗、低噪声、低成本等优点，在高... 详细信息

随着通信技术的发展，并行数据的串行传输已经成为了主流传输方式，低电压差分信号lvds（Low Voltage Differential Signal）是一种用于高速串行信号传输的国际通用接口标准。lvds因其具有高速度、低功耗、低噪声、低成本等优点，在高性能计算机、通讯、显示及消费电子等领域得到了广泛的应用。基于lvds的m-lvds （multi-Point Low Voltage Differential Signal）接口支持多个驱动器或接收器共享单一传输链路的应用,填补了多点应用场合的空白。在保留lvds原有优点的基础上m-lvds拥有更高驱动能力，更低的电磁干扰（EmI），更宽的共模输入范围，成了lvds传输技术的一个新的技术研究热点。本论文基于TIA/EIA-899标准，对m-lvds接口电路的工作原理和结构进行了深入研究，总结和分析了m-lvds接口技术的各种特点。在此基础上，提出了m-lvds接收器的拓扑结构，将整个发送电路分为共模搬移电路、前置放大器电路、迟滞比较器电路、带隙基准源电路以及数字逻辑电路五个核心模块。本文在m-lvds接口电路设计中的创新之处和解决的技术难点主要体现为下列几点：对于-1.4V.8V输入范围，设计了一种新颖的共模搬移电路，利用负反馈原理，采样输出共模，调整端接电阻电流从而将不同共模值的差分信号搬移到参考电平的位置，且不改变差分信号幅值，简化了后级电路降低了功耗节约了面积。设计了放大倍数恒定的Gm-RL结构的前置放大器，通过在前置放大器输出端产生固定电流偏置的方法实现了TYPE-II工作模式。设计了恒定Gm的偏置电流源通过调整放大器偏置电流从而确保设计的接收器在各个工艺角下稳定工作。改进传统结构的内迟滞比较器，利用电流镜将输入级与噪声大的迟滞级隔离，避免了因回扫噪声带来的接收器动态失调。设计了Cascode结构的基准源，提高了电源抑制比，降低了电源噪声对基准源输出电压的扰动，降低了整个接收器对电源噪声的敏感度。本论文对m-lvds接收器电路版图进行了研究，针对失配、串扰、噪声、天线效应、闩锁效应进行了讨论，并提出解决办法。本课题设计的m-lvds接收器电路基于GSmC0.18μm1P4m CmOS工艺论片验证，测试结果显示该芯片具有-1.4～3.8V的共模输入范围，最高数据传输速率250mbps，并引入典型值为25mV的迟滞效果，达到设计目标，为相关设计提供了参考。

关键词： m-lvds 放大器迟滞带隙基准共模搬移

基于PCIe和m-lvds的数据传输系统设计与实现

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仪表技术与传感器 2023年第9期 104-111页

作者：赵雷路美娜宋茂新吴洋王凯许智龙洪津中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

针对某光刻调焦调平测量系统研究项目的数据采集以及测试需求,设计了基于PCIe和m-lvds的数据传输系统,实现了数据采集板与主控板、主控板与上位机之间的通信。数据采集板采用FPGA作为主控芯片,利用AD7608芯片同步采集多路Si光电二极管... 详细信息

针对某光刻调焦调平测量系统研究项目的数据采集以及测试需求,设计了基于PCIe和m-lvds的数据传输系统,实现了数据采集板与主控板、主控板与上位机之间的通信。数据采集板采用FPGA作为主控芯片,利用AD7608芯片同步采集多路Si光电二极管光电流经转换放大后的电压,并基于m-lvds链路与主控板建立数据通道和控制通道;主控板采用Zynq作为主控芯片,通过高速串行总线PCIe与计算机进行通信,并设计灵活可靠的数据交互机制;基于Qt Creator开发了上位机软件,用于实现指令下发、数据采集等功能。测试结果表明:系统各部分工作正常,各数据交互机制能够稳定可靠地运行,可以满足项目预研阶段的需求。

关键词：数据传输系统 PCIe m-lvds FPGA Zynq

基于FPGA的m-lvds—千兆以太网转换器设计

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现代电子技术 2018年第19期41卷 23-26页

作者：徐振华郭涛郭利强中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 淮海工业集团山西长治046000

针对智能家居系统诸多监测模块无法同时完成多节点间高速通信的问题,设计一种基于m-lvds接口和千兆以太网接口的数据转化模块。该模块结合m-lvds接口多节点通信和千兆以太网高速数据传输等优点,以FPGA作为核心控制器,基于UDP协议搭建控... 详细信息

针对智能家居系统诸多监测模块无法同时完成多节点间高速通信的问题,设计一种基于m-lvds接口和千兆以太网接口的数据转化模块。该模块结合m-lvds接口多节点通信和千兆以太网高速数据传输等优点,以FPGA作为核心控制器,基于UDP协议搭建控制逻辑,实现m-lvds与千兆以太网之间的数据交互。测试结果表明,数据转换结果准确、可靠,实现了智能家居控制平台与多节点设备的高速通信。

关键词：数据转化多节点高速通信 FPGA m-lvds 千兆以太网

基于m-lvds双余度航电设备高速通信研究

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基于M-LVDS双余度航电设备高速通信研究

作者：赵永强西安石油大学

学位级别：硕士

航电系统是一个复杂的系统,其中航电设备的正常通信对于航电系统的正常运行至关重要。随着航空业的不断发展,目前航电设备的通信面临一些问题,其中通信频率是目前最紧迫的问题。因此,需要寻找一种成本较低、可靠稳定的高速通信方式。本... 详细信息

航电系统是一个复杂的系统,其中航电设备的正常通信对于航电系统的正常运行至关重要。随着航空业的不断发展,目前航电设备的通信面临一些问题,其中通信频率是目前最紧迫的问题。因此,需要寻找一种成本较低、可靠稳定的高速通信方式。本文利用m-lvds技术提出了一种高速可靠的数据传输设计方案,旨在保证航电设备通信的可靠性的同时提高传输速率,解决由于数据量增加导致传输速率不足的问题。本文采用m-lvds技术实现了多节点之间双余度100mbps速率的数据传输。其中一个余度采用双绞线缆进行多节点连接,另一个余度采用VPX底板进行多节点连接,两个余度均采用总线型网络进行数据共享。本文主要分为硬件设计和逻辑设计两个部分,其中硬件设计又分为VPX底板的硬件设计和载板的硬件设计。VPX底板利用VPX总线连接器将数据传输到底板上,并通过PCB布线实现节点之间的数据传输。载板作为数据传输的载体,由于传输速率较高,设计相对较复杂,尤其是分支线长度,对数据收发是否正常起着至关重要的作用。逻辑设计主要利用ZYNQ的XC7Z035芯片来实现链路层收发功能的逻辑,包括链路层收发控制模块和链路层收发转换模块,其中还包括CRC校验和8B/10B编解码。设计的逻辑经过综合和布局布线后生成bit文件,并利用Xilinx的仿真器通过JTAG接口将程序固化到ZYNQ中进行测试。测试结果表明,通过线缆和底板进行的多节点数据收发功能均正常,信号眼图质量较好,达到了预期的设计目标。

关键词：航电设备通信 m-lvds ZYNQ 高速通信

多位串行m-lvds高速网络式仪器总线的研究

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多位串行M-LVDS高速网络式仪器总线的研究

作者：阿永嘎浙江大学

学位级别：硕士

现有仪器总线不能同时满足多主通信、高数据传输率、实时性、总线接口简单性等方面的要求。针对目前这情况,本文提出了一种多位串行m-lvds高速网络式仪器总线。该仪器总线保留了原网络式仪器总线的多主通讯特征,在此基础上设计了独立双... 详细信息

现有仪器总线不能同时满足多主通信、高数据传输率、实时性、总线接口简单性等方面的要求。针对目前这情况,本文提出了一种多位串行m-lvds高速网络式仪器总线。该仪器总线保留了原网络式仪器总线的多主通讯特征,在此基础上设计了独立双通道的并行仪器总线体系结构,并增加了仪器总线的触发和时间同步功能。本文分为七章：第一章阐述了目前仪器总线的发展情况和网络式仪器总线的基本内容,分析比较了其他仪器总线和网络式仪器总线的优缺点。在此基础上引入网络式仪器总线仲裁技术,提出了一种并行双通道的高速网络式仪器总线的设计概念。第二章阐述了网络式仪器总线的背板式体系结构,并且介绍了适合于高速仪器总线的背板电路的信号完整性设计方法,最后通过对多板仪器系统进行了系统级的信号完整性仿真分析,建立了高速仪器总线的硬件电路平台。第三章介绍了网络式仪器总线的协议规范,包括物理层和数据链路层的设计。协议规范介绍了协议层规划、帧格式、时序控制、报文滤波、应答机制以及差错控制等内容。第四章研究了网络式仪器总线的同步和触发机制,提出了硬件同步和触发、精确时间同步协议和基于消息的触发等三种机制,并比较了这三种机制的性能。第五章介绍了总线管理器的实现,包括总线管理器的输入输出接口、管理器的功能和控制流程以及关键的技术等内容。第六章完成了网络式仪器总线的测试,包括总线的一致性和互操作性实验、总线的通信功能和性能实验以及总线的时间同步精度测试,验证了总线设计的正确性。第七章对全文进行简明的总结,并提出了进一步研究的内容。本文的创新之处在于采用了原网络式仪器总线的总线仲裁技术、使其依然能够实现多主通信,并且引入双通道设计和并行数据通讯方式,有效提高了总线的实时性和数据吞吐率。此外,增加了网络式仪器总线的触发和时间同步功能,针对传统同步和触发的局限性,引入了时间同步的概念,实现了网络式仪器总线的精确时间同步协议。

关键词：网络式仪器总线 m-lvds 信号完整性总线同步和触发总线协议

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m-lvds总线FPGA软件安全性测试

微型机与应用 2017年第21期36卷 4-7页

作者：郑丹胡胜旺封亮中国电子科技集团公司第三十二研究所上海201808

随着FPGA(现场可编程门阵列)在航空航天、核能、轨道交通等领域中的广泛应用,由FPGA软件设计引起的安全问题日益突出。通过借鉴软件安全性分析方法,结合FTA、FmEA两种安全性分析技术,将这两种分析方法综合应用,对m-lvds总线FPGA软件进... 详细信息

随着FPGA(现场可编程门阵列)在航空航天、核能、轨道交通等领域中的广泛应用,由FPGA软件设计引起的安全问题日益突出。通过借鉴软件安全性分析方法,结合FTA、FmEA两种安全性分析技术,将这两种分析方法综合应用,对m-lvds总线FPGA软件进行了安全性分析。采用仿真故障注入方式设计测试用例,对易引发系统高危失效的事件进行充分的安全性分析与测试,有效提高了m-lvds总线FPGA软件的测试质量,同时为FPGA软件设计中常见的典型接口类应用安全性分析与测试提供了有益的探索和参考。

关键词： FPGA m-lvds FTA FmEA 安全性测试

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基于FPGA的m-lvds总线控制器设计

数字技术与应用 2019年第6期37卷 19-20页

作者：黄赟潘雷丁辉卡斯柯信号有限公司硬件技术中心

针对传统总线无法同时满足不同节点间高速通信、实时通信、电气隔离、与故障隔离的问题,提出了基于m-lvds总线的高速通信系统设计方案。系统用m-lvds总线取代了传统总线,用FPGA来实现m-lvds总线控制器,可以实现节点的故障隔离。

关键词： FPGA m-lvds 高速通信

基于m-lvds/RS485双速率通信系统设计

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工业控制计算机 2023年第5期36卷 48-50页

作者：刘光星赵永强王立西安石油大学陕西省油气井测控技术重点实验室陕西西安710065 西安翔腾微电子科技有限公司陕西西安710065

在复杂的通信系统中,相同的设备往往需要根据实际情况进行不同速率的传输,设计出基于m-lvds/RS485一种双速率通信系统。该通信系统核心板采用Alinx公司的ZYNQ系列的7035,m-lvds采用TI公司的DS91m040接口芯片,RS485采用maxim Integrated... 详细信息

在复杂的通信系统中,相同的设备往往需要根据实际情况进行不同速率的传输,设计出基于m-lvds/RS485一种双速率通信系统。该通信系统核心板采用Alinx公司的ZYNQ系列的7035,m-lvds采用TI公司的DS91m040接口芯片,RS485采用maxim Integrated的ADm2565E接口芯片。该设计以FPGA为核心控制器,ARm9上进行数据处理,通过连接器实现m-lvds的100 mbps和RS485的20 mbps双速率的数据传输,同时支持以太网口与上位机进行调试。

关键词： ZYNQ FPGA m-lvds 双速率

模块化弹载测控设备内总线交互技术研究与应用

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遥测遥控 2024年第1期45卷 74-81页

作者：马文超李玉亮袁飞马聂荣江西洪都航空工业集团有限责任公司南昌330001

长期以来,模块化设计一直是弹载测控设备主流的实现方法。然而,模块间的信息交互方式没有统一的标准,研制单位根据自身的技术特点、信号特征进行定义,其定义的方式直接影响或决定了弹载测控设备实现的难易程度。为研发一种高效的弹载测... 详细信息

长期以来,模块化设计一直是弹载测控设备主流的实现方法。然而,模块间的信息交互方式没有统一的标准,研制单位根据自身的技术特点、信号特征进行定义,其定义的方式直接影响或决定了弹载测控设备实现的难易程度。为研发一种高效的弹载测控设备内部互联技术,使得在弹载测控设备性能要求越来越复杂的当下,让模块的连接更简单更高效,通用化程度更高,本文从功能上及硬件上对弹载测控设备进行精细化架构划分,分成三大核心模块及功能扩展模块,并定义一种高效的模块级内总线接口形式及协议。总线包含一次供电、二次供电及内部交联信号的输入输出,信号的交互采用半双工总线形式,各模块均可在线访问总线,在线编辑总线。经设计与实验验证,采用该总线的设计方法使得弹载测控设备对外接口交互简单,在线生成遥测PCm(Pulse Code modulation,脉冲编码调制)码流便捷高效,功能扩展模块可自由地叠加或减少,不增加总线接口的硬件负担,使得弹载测控设备通用化程度很高。

关键词：遥测模块化通用化总线可扩展 m-lvds