基于三路同源时钟的TLK2711高速数传接口设计

随着卫星载荷相机的分辨率不断提升,其获取的图像数据量也迅速增加,如何将载荷数据高速且可靠地传输至后端设备处理是当前所需要解决的问题。本文在高速SERDES接口芯片TLK2711和三路同源时钟的工作原理上进行研究应用,针对星载TLK2711高速数传链路中出现的传输误码等问题做出了分析,提出了一种基于三路同源时钟的高速数传接口设计,并对该高速数传接口具体设计做了详细描述。首先分析原始方案,即无外部参考时钟的FPGA向TLK2711输出时钟信号的缺点,并在原方案基础提出改进方案,在原电路基础上加入三路同源时钟为FPGA和TLK2711提供参考时钟。深入分析了误码率产生的原因及影响,从而提出了最佳相位检测和RS编码,并对其在高速数传接口应用的可行性进行了验证。对接口设计进行验证,实验结果表明,采用TLK2711高速数传接口可实现高达2.5 Gbit/s的数据传输,相比较于原始方案,基于三路同源时钟的TLK2711高速数传接口设计数据时钟抖动下降59.5%,采用的RS编码纠错能力强,使得CRC错误数大幅度降低,显著降低了误码率,硬件实现简单,增强了接口的工作稳定性。

基于FPGA的高速串行收发器TLK2711全双工通信协议设计

针对并行传输技术在高速数据传输中存在的问题,本文以SerDes器件TLK2711作为高速串行数据传输的物理层,在FPGA中设计并实现高速串行数据传输链路层协议,该协议为轻量级的点对点全双工串行通信协议。文中对协议的实现进行了详细的描述,对设计的协议进行了功能仿真和实物测试,经测试该通信协议在TLK2711硬件的基础上能够实现最高2.7Gbps的数据传输速率,误码率小于10^(-12)。

基于TLK2711的遥感卫星高速串行载荷数据接口设计

高分辨率遥感卫星星上载荷原始数据率不断提高,如何将高速载荷数据传输至后端数据处理设备已成为遥感卫星载荷接口设计的关键。在研究高速串行/解串(SerDes)收发器件TLK2711工作原理的基础上,提出了高速串行载荷数据传输接口的设计方案。通过在某卫星星载数据传输系统中的首次应用,实现了星上2Gbit/s的高速串行数据传输,工程试验和在轨验证表明了接口设计的正确性和可靠性,可为其它星载高速数据传输接口设计提供借鉴。

基于TLK2711的高速数据串行传输

提出了一种基于多路TLK2711的高速数据串行传输方案,详细介绍了其工作原理和设计思想,结合FPGA和DDR3实现了单路有效数据率最高可达1.55 Gb/s。在此基础上设计并实现了6通道TLK2711的数据串行传输系统,有效数据率高达9.67 Gb/s。实验证明,该系统工作稳定可靠,实时传输效果好,无误码,满足了高速多通道TLK2711数据的传输速率要求。

基于TLK2711的高速串行全双工通信协议研究

针对实时型相机对系统小型化、通用化及数据高速率可靠传输的需求,文中在研究高速串行器/解串器(SerDes)器件TLK2711工作原理的基础上,提出了高速串行全双工通信协议总体设计方案。文章以TLK2711为物理层、FPGA为链路层设计了高速串行全双工通信协议,对协议的实现进行了详细的描述。协议的在定制中力求做到了最简化,为上层用户提供简单的数据接口。试验中通过两块电路板的联调,完成了数据率为2.5Gbps的点对点高速传输,采用发送伪随机码测试,系统工作2小时,所测误码率小于10-12。

基于TLK2711的高速图像数据串行传输系统

本文设计了一种适用于高速、多通道CCD图像数据的串行传输系统,以TLK2711高速串行收发器为传输核心,将高速差分传输技术应用于系统的图像数据传输部分。详细介绍了该收发器的工作原理和功能组成。该设计已成功应用在某八通道TDICCD成像系统中,实现了图像数据的实时、稳定、高速传输。

高速大容量TLK2711接口卫星数传基带模拟源的研制

针对当前卫星数传基带模拟源设备数据传输带宽低、存储容量小的问题,研制了一种基于串行高级技术附件3.0(SATA3.0)控制器,16路TLK2711接口的卫星数传基带模拟源。数传基带模拟源采用现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)作为主控制器,在其内部构建8个SATA3.0控制器逻辑完成高速数据的读出,采用FPGA自带的高速收发器实现TLK2711接口时序,极大地降低了IO资源的使用。实验结果表明:该模拟源可实现16路TLK2711接口输出,数据存储容量可达16 TB,总传输带宽最高可达32 Gbps。同时,基于高速收发器的TLK2711接口线速率可以实现1.6~2.5 Gbps动态调整。该模拟源已成功应用于多个型号数传分系统测试中,稳定可靠,为数传分系统的研制测试提供了保障。

星载CCD图像数据高速可靠性传输接口设计

随着高分辨率卫星载荷CCD相机的分辨率越来越高,其获取的图像数据量急剧增加,如何将载荷数据高速可靠地传输至后端设备处理是必须解决的问题。本文在高速串行接口芯片TLK2711和同源时钟的基础上进行研究,针对星载TLK2711在高速数传链路中可能出现的传输误码等问题进行分析,提出了一种基于低复杂度CRC算法的高速数传接口设计,分别从硬件和逻辑两个方面进行高速数传的可靠性分析。硬件方面基于同源时钟,在发送端和接收端对FPGA和TLK2711提供参考时钟,逻辑方面通过FB-SC-CRC校验方法,在高速传输时为数据提供数据监测、少错纠正的技术保障,降低了数据传输时的资源消耗。经试验验证,通过使用同源时钟,该数传接口实现了可靠的数据传输,码率可达1600 Mbit/s,误码率约为0,逻辑资源使用比传统CRC降低了约2/3。

多通道遥感图像光纤高速传输系统

遥感相机一般使用TLK2711接口输出图像数据,地面测试设备不能直接对其采集存储。文中设计了一种多通道遥感图像高速光纤传输系统,可对相机输出的TLK2711图像数据进行采集与缓存,并通过光纤接口传输给存储设备。实现了遥感相机与地面存储设备之间的高速图像数据通信,解决了现有地检存储设备不能直接进行数据通信的问题。系统设计了多通道TLK2711图像采集模块,多路图像数据分时复用处理模块,基于Aurora64B/66B传输协议光纤传输模块等,使相机图像数据稳定可靠地传给地面存储。经过实验测试,系统图像数据采集准确,数据传输无误码。系统效率高,稳定可靠,满足实际使用需求。

星载多模式和多通道图像采集与处理

为了获取遥感卫星相机多模式与多通道的遥感影像,提出了星载多模式和多通道图像数据采集与处理系统的设计及实现方法,可将卫星在常规模式与降轨模式下的多通道图像数据采集并传输给存储系统,解决了现有星上存储单机无法并行存储多路数据的问题。设计了可兼容常规模式和降轨模式的多通道图像采集模块,将采集到的图像数据进行多模式图像处理,通过轮询调度算法实现多路图像归一化处理,最后通过Aurora64/66b传输协议将经过处理的图像数据传输给存储系统,完成了数据的高效采集与处理。经过实验测试,系统数据采集传输速率可达9.2 Gb/s,采集数据准确,零误码。系统稳定可靠、实时性好,满足实际卫星使用需求。

基于FPGA的遥感高速图像数传系统设计

研究并设计了一种高速图像数传系统,对视频电子系统处理过的图像数据进行格式转换,通过高速串行收发器Tlk2711接收视频处理器发送过来的串行LVDS图像数字信号,并将其转换为并行信号传给FPGA,再通过Camera Link接口与上位机进行图像数据传输并实时成像。同时模拟相机管理控制器实现对相机电子系统中信息处理器的遥测遥控功能,完成控制信号的解析。主要描述数传系统的组成及其FPGA核心模块化设计的实现方法。测试结果表明,本系统成像结果清晰准确,能够完成数据率为2.5 Gbps的点对点高速传输,系统数传速率达到6.72Gbps。

Base型Camera Link高速视频的光纤传输系统设计

针对大型望远镜需要对标准Camera Link接口相机进行远距离视频传输和控制的具体要求,提出了基于FPGA的Base型Camera Link高速视频光纤传输系统设计方案。设计主要包括Camera Link信号转TTL,FPGA控制,高速并/串转换,光纤收发等部分。以此方案设计出的系统,分别在视频信号为1280x1024像素、30帧频,数据10位和256x256像素、420帧频,数据10位条件下传输成功,经实验证明实现了Camera Link接口相机的远程控制及图像传输。

高速串行接口传输系统完整性设计

TLK2711为TI公司研制的高速串行/解串芯片,最高传输速度可达2.7 Gb/s。主要分析TLK2711应用于星载光谱仪平台时需要解决的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMI)、干扰的相关问题。详细分析了干扰来源、引入途径并给出了相应的EMI抑制措施。该设计已经成功应用于某星载平台光谱仪数据采集系统中,实现高速、低噪声的高光谱图像数据传输,工作稳定。

多通道高速数据安全传输系统的设计与实现

针对一般数据传输系统传输速率低,并且数据传输过程安全性不高等问题,提出了一种多通道高速数据安全传输方案。此方案在以CPU作为控制中枢的基础上,利用FPGA配合高速串行收发器TLK2711实现4路通道的高速数据安全传输。根据方案搭建多通道高速数据安全传输系统硬件平台对设计方案进行验证。测试结果表明,系统在稳定工作的情况下,可完成高达4.8 Gb/s有效数据的安全传输。

基于FPGA的高速数据传输系统设计与实现

为了满足国家重点专项"量子科学实验卫星"中"量子存储板"高速串行数据传输的测试要求,提出了一种以Nios II嵌入式处理器为控制核心,TLK2711、RS422、USB2.0和千兆以太网为传输接口的高速数据传输解决方案;系统采用TLK2711完成高速数据的串并转换,采用RS422完成命令和控制信号的传输,实现与"量子存储板"的高速数据传输;利用Xilinx公司Zynq-7000芯片独有的ARM+FPGA架构实现千兆以太网完成数据的高速传输,利用EXAR公司XR21V1414USB转串口芯片实现命令、遥测等数据的传输;采用Labview编写上位机控制整个系统的运行,实现命令发送、指令解析、运行状态显示、数据帧产生、高速数据传输、解析和存储等功能;实测结果表明,此系统数据传输速率高达600 Mbps,满足高速串行数据传输的要求,且具有稳定性高、可靠性好等优点。

高空间分辨率大视场遥感相机图像的高速高可靠传输系统研究

提出一种适于高空间分辨率大视场遥感相机的图像高速高可靠传输系统。首先,分析了TLK2711的通信链路,提出了基于同步控制字的高速串行传输策略;深入分析了噪声对传输可靠性的影响,进而提出(17,16)纠错编码算法,分析了纠错编码在大视场空间相机中应用的可行性;最后,在某大视场TDICCD空间相机样机上进行了系统测试。实验表明,本文系统可以实时传输80路高量化数据,整个系统有效数据吞吐率可达13.02Gbit/s;所提出的(17,16)纠错编码算法纠错能力强,运算速度快,易于硬件实现,每512Byte数据可纠正32bit的错误,提高了空间相机高速串行传输的可靠性;系统在不同的传输速度下工作均表现出令人满意的效果。