基于FPGA的M?LVDS—千兆以太网转换器设计

徐振华 郭涛 郭利强

摘 要： 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

中图分类号： TN919?34； TP336 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）19?0023?04

Abstract： Since the numerous monitoring modules of smart home system can′t complete the high?speed communication among multiple nodes at the same time， a data conversion module based on M?LVDS interface and gigabit Ethernet interface was designed. The module combines the advantages of multi?node communication of M?LVDS interface and high?speed data transmission of gigabit Ethernet， takes FPGA as its core controller， and establishes the control logic based on UDP protocol to realize the data interaction between M?LVDS and gigabit Ethernet. The testing results show that the data conversion results are accurate and reliable， and the converter realizes the high?speed communication between the smart home control platform and multi?node device.

Keywords： data conversion； multi?node； high?speed communication； FPGA； M?LVDS； gigabit Ethernet

0 引 言

智能家居系统中对家居环境监测的传感器和调节单元分布式排列在不同区域，需要同时与多设备通信。由于家居环境大量视频、声音等监测对象的加入，对数据传输的高实时性和高传输速率以及低功耗提出了更高的要求。为了将分布在多处的传感器采集的大量数据统一分析和管理，需要实现多节点的高速互连通信。M?LVDS支持多节点互连的拓扑结构，可提供高的数据传输速率和更低的功耗，实现数据的可靠高速传输[1]。FPGA作为核心控制器，采用太网物理层芯片实现千兆以太网与计算机通信。本文基于实际需求设计一种千兆以太网和M?LVDS接口转换模块，以实现智能家居各监测模块大量实时数据与系统平台之间可靠、高速传输。

1 系统总体框架设计

M?LVDS和千兆以太网接口数据转换模块结构如图1所示。主要由以太网通信模块、FPGA主控模块、M?LVDS通信模块组成。……