基于FPGA的两级冗余编码系统

李圣昆，郝少帅，杨玉华，王淑琴，李 金

(1.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；2.上海航天电子技术研究所，上海 201109)

0 引言

测试人员不便直接测试的极端环境(如高温、高空、强磁等)往往需要将测试数据远距离传输到地面接收设备。目前常用的传输方式包括并行传输和串行传输。由于数据线接口过多，并行总线传输方式在电磁干扰较大的环境中，数据传输的可靠性下降严重；串行总线包括PECL、RS422、RS485、HOTLink以及LVDS等。PECL的接口电平逻辑不兼容标准逻辑[1]；传统的串行通信如RS232、RS422和RS485的传输速率太低，不能满足实时监测的需求。相同环境条件下，LVDS总线相较HOTLink具有更高的传输速率和更远的传输距离，因此采编设备和地面测试设备的通信总线选为LVDS总线。

LVDS是一种低振幅差分传输技术，由于传输电压仅为350 mV，在没有任何补偿电路的情况下，LVDS信号仅能在几米内实现无误码传输[2]；当传输距离超过10 m后，传输信号就会由于电缆损耗等问题，变得无法识别。当下，现有的优化方案主要有硬件电路和软件设计两方面，硬件电路中，添加驱动器和均衡器，LVDS信号的无误码传输距离增加到了70 m[3]，但是仍然无法达到150 m回传的任务要求。本文针对恶劣条件下数据远距离传输中可靠性不高的问题，提出了基于FPGA的两级冗余编码系统。

1 系统的硬件优化

信号在电缆中传输时，受到趋肤效应以及介质损耗的影响会产生传输衰减[4]，趋肤效应产生传输衰减与传输频率的平方成正比关系，介质损耗产生的衰减与传输速率也是正比关系[5]，电缆过长和速率变大都会导致传输衰减的增大，衰减过大时便会产生误码[6]。……