一种基于rs485和fpga的低功耗远距离高速传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子信息技术领域，具体涉及一种基于RS485和FPGA的低功耗远距离高速传输系统。
【背景技术】
[0002]以太网以其传输速率高、距离远等优点，目前已广泛应用于各种实时信号处理的采集传输系统中，但由于以太网芯片功耗较大，在一些电池供电的采集传输系统中(如海洋声学环境调查综合浮标系统和海洋环境噪声测量潜标)受到严重制约，假如浮标或潜标采集节点采用以太网传输技术进行设计时，每个采集节点至少需要300mA的电流，不能满足浮标或潜标系统每个节点大约200mA电流的低功耗要求；假如采集节点采用基于传统模拟锁相环解调的基带(曼彻斯特码)传输技术进行设计时，每个采集节点不仅功耗大(电流大于300mA)，而且采集节点所需的体积也较大，不能满足细线阵的板子尺寸(21*99mm)要求。在低功耗、小体积的远距离高速传输要求的背景下，采用可编程逻辑器件FPGA代替传统模拟锁相环对基带信号(曼彻斯特码)进行解调，不仅降低了采集节点功耗，同时大大简化了采集节点的硬件电路结构。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于RS485和FPGA的低功耗远距离高速传输系统，用于海洋声学环境调查综合浮标系统的水听器数据采集、传输和存储。
[0004]本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的。这种基于RS485和FPGA的低功耗远距离高速传输系统，该系统主要由8个阵段采集节点和I块桥接板组成，每个阵段由4个水听器、I个采集节点组成，每个采集节点用于采集发送4个水听器通道的数据，每个采集节点都有4个高速串行输入的RS485接口、4个高速串行输出的RS485接口以及配置命令、同步时钟的收发接口，8个阵段首尾相连，前面阵段的4个高速串行的RS485输入接口、同步时钟发送接口和配置命令发送接口与后面阵段的4个高速串行的RS485输出接口、同步时钟接收接口和配置命令接收接口一一对应相连，形成4条高速串行上行链路、I条时钟下行链路和I条命令配置下行链路；桥接板用于控制配置命令、同步采样时钟下发以及对上行的4条高速基带信号进行解码、接收、缓存并按照相应的协议通过网络接口转发给记录仪。
[0005]作为优选，采集节点在同步时钟的控制下进行同步采样和数据发送，每两个节点共用一条传输链路，节点7、8共用链路1，节点8只需负责采集本阵段4个水听器通道数据并发送，节点7除了采集发送本阵段的4个水听器通道数据外还需接收转发节点8的水听器数据，节点I?6都打开链路I收发使能，转发链路I的数据，充当中继；依次类推，节点
5、6共用链路2，节点I?4都打开链路2收发使能，转发链路2的数据，充当中继，节点3、4共用链路3，节点I?2都打开链路3收发使能，转发链路3的数据，充当中继，节点1、2共用链路4。
[0006]作为优选，各个节点根据自己的位置信息关闭未用的高速收发接口，节点8关闭链路1、2、3、4收使能和链路2、3、4发使能，节点7关闭链路2、3、4收、发使能，节点6关闭链路2、3、4收使能和链路3、4发使能，节点5关闭链路3、4收、发使能，节点4关闭链路3、4收使能和链路4发使能，节点3关闭链路4收、发使能，节点2关闭链路4收使能。
[0007]本实用新型的有益效果为:基于RS485和FPGA的远距离高速传输系统具有高带宽(可满足40Mbit/s)、传输距离远、功耗低，同时硬件结构简单，利用可编程逻辑器件FPGA代替传统模拟锁相环电路对传输链路的曼彻斯特码进行解码，大大降低了采集传输板尺寸和功耗要求，具有功耗低、结构简单、传输距离远的特点。
【附图说明】
[0008]图1本实用新型的结构示意图。
[0009]图2本实用新型的采集节点的组成框图。
【具体实施方式】
[0010]下面将结合附图和实施例对本实用新型做详细的介绍:
[0011]基于RS485和FPGA的低功耗远距离高速传输系统，采用可编程逻辑器件FPGA代替模拟锁相环对传输链路中的基带信号(曼彻斯特码)进行解调以及调制，大大简化了采集节点的硬件电路结构，使采集节点能够满足21*99mm尺寸的小型化要求，同时降低了功耗，8个采集节点电流总共约为1670mA，平均每个节点电流约为210mA，比以太网采集节点降低了将近90mA，8个节点总共节省了 700mA多，实现了系统低功耗要求；利用RS485接口进行数据传输能够满足阵段几百米的传输要求，采用4条并行的高速串行链路能够满足40Mbit/s数据带宽要求，最后通过桥接板对4条上行的基带信号进行解码、接收、缓存以及根据相应协议进行打包发送。该传输系统能够很好满足海洋声学环境调查综合浮标系统(32通道、40K采样率)的数据传输带宽和低功耗要求。
[0012]该传输系统主要包括以下几项:
[0013]1、8段阵段之间数据传输；
[0014]2、电子舱桥接板数据汇聚；
[0015]1)8段阵段之间数据传输:本传输系统有8段阵段构成，每个段阵由4个水听器、I个采集节点组成，每个采集节点负责采集发送4个水听器通道的数据，根据40K采样率、每通道24位计算所得每个采集节点数据量为3.84Mb/s，8段阵段数据依次上传，8。为了满足8段阵段可以任意互换，采集节点采用图2所示的结构进行设计，每个采集节点都有4个高速串行输入的RS485接口、4个高速串行输出的RS485接口以及配置命令、同步时钟的收发接口，8个阵段首尾相连，前面个阵段的4个高速串行的RS485输入接口、同步时钟发送接口和配置命令发送接口与后面阵段的4个高速串行的RS485输出接口、同步时钟接收接口和配置命令接收接口一一对应相连，节点通过命令配置接口接收以及转发配置命令，完成节点自身位置信息配置，实现了 8段阵段可以任意互换的特点。命令配置完成后，采集节点在同步时钟的控制下进行同步采样和数据发送，该传输系统每两个节点共用一条传输链路，节点7,8共用链路1，节点8只需负责采集本阵段4个水听器通道数据并发送，节点7除了采集