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，同时为了满足数据远距离(最远240多米)传输要求，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。为了降低功耗，各个节点根据自己的位置信息关闭未用的高速收发接口，如节点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。
[0016]2)电子舱桥接板数据汇聚:电子舱主要功能是控制配置命令、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。
[0017]采集节点采用Xilinx公司的XC3S500E FPGA作为主控制器，RS485接口芯片采用ADI公司的ADM1486，能够满足30Mb/s的速率，主要用于同步时钟收、发接口和高速串行输入、输出接口 ；命令配置收、发接口芯片采用Maxim公司的MAX3362 ;桥接板采用Xilinx公司的XC3S400FPGA作为主控制器，桥接板的RS485接口芯片选型同采集节点一样，与记录仪的接口采用以太网接口，接口芯片采用DM9000，数据交换采用UDP协议，网络接口采用RJ45连接器，导线采用UTP5E。
[0018]在采集节点成阵联调过程中，8个阵段首尾相连串联起来同电子舱相连，前一阵段的4条高速接收接口、命令配置发送和时钟发送接口同后一阵段的4条高速发送接口、命令配置接收和时钟接收接口一一对应，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，如图1所示。
[0019]系统工作流程:系统加电后，桥接板通过命令配置接口发送命令配置信息，待节点完成位置信息配置后，打开和关闭相应接口使能；延迟一段时间后桥接板打开同步采样时钟，各采集节点在同步时钟驱动下，开始数据采集、发送，通过4条高速串行链路进行数据传输，桥接板对上行的4路高速链路数据进行接收解码、缓存以及根据相应协议通过网口进行数据转发。
[0020]本发明是一种基于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，降低了传输系统功耗。很好得满足了海洋声学环境调查综合浮标系统采集数据传输和低功耗要求。
[0021]以上对本实用新型的描述不具有限制性，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型权利要求的保护的情况，作出本实用新型的其它结构变形和实施方式，均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于RS485和FPGA的低功耗远距离高速传输系统，其特征在于: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。
2.根据权利要求1所述的基于RS485和FPGA的低功耗远距离高速传输系统，其特征在于: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。
3.根据权利要求2所述的基于RS485和FPGA的低功耗远距离高速传输系统，其特征在于: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。
【专利摘要】本实用新型提出了一种基于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1块桥接板组成，每个阵段由4个水听器、1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；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。本实用新型的有益效果为：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，降低了传输系统功耗。很好得满足了海洋声学环境调查综合浮标系统采集数据传输和低功耗要求。
【IPC分类】H04L7-00, H04L1-00
【公开号】CN204334596
【申请号】CN201420831949
【发明人】曾景贤, 陈子龙, 蒋国军
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一五研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月24日