基于CPLD的数字光端机的设计与实现

摘要

本课题是对哈尔滨锐科光电技术有限公司的项目—工业与交通用监控光端机功能的扩展和完善。这是为改进同等功能的模拟光端机的缺陷、完善数字视频光端机的功能和为多路数字光端机的开发做准备而研制的项目。该项目要求用一根光纤传输一路视频信号、一路音频信号和一路数据信号，同时要保证所研制的光端机具有较大的温差变化适应性。 视频监控由于其广阔的应用范围，多年来一直受到业界的关注。视频监控具有直观、方便、信息内容丰富等特点。随着电子和光纤通信技术的不断发展，以及监控系统需要传输的信息量越来越大，视频监控光端机的传输容量也由最初的单路传输向多路传输发展，视频监控技术由模拟向数字转变。本课题利用大规模可编程逻辑器件来完成不同速率的信号之间的同步，以完成视频、音频和数据的复合传输。最终完成系统的软、硬件设计与调试。 本系统利用目前应用更为广泛的光收发模块来完成电信号与光纤的对接。最后对各路信号进行了测试，经过测试，证明了方案的正确性与可行性，具有较大的应用空间。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1视频监控系统概述

1.2视频监控光端机的发展及现状

1.3课题的主要任务

1.3.1系统总体结构

1.3.2系统技术指标

1.4本章小结

第2章光纤通信原理技术

2.1光纤通信系统

2.1.1数字光发送机

2.1.2数字光接收机

2.2光波分复用(WDM)技术

2.2.1波分复用技术原理及优点

2.2.2复用和解复用器件

2.3本章小结

第3章视／音频信号原理与设计实现

3.1视频信号的理论论述

3.1.1视频信号的基本原理

3.1.2模拟彩色电视制式

3.1.3视频信号的采样

3.1.4视频信号的编码参数与编码标准

3.2视频信号数字化的设计实现

3.2.1视频信号的模数转换实现

3.2.2视频信号的数模转换实现

3.3音频信号的数字化

3.3.1音频信号的前／后端放大

3.3.2音频信号的采样和量化

3.4本章小结

第4章数据传输与复用

4.1可编程逻辑器件CPLD

4.1.1 ASIC与FPGA／CPLD进行电路设计的一般流程

4.1.2 Altera CPLD特点及结构功能

4.2Quartus集成环境简介

4.3异步FIFO的实现

4.4设计中Altera器件应该注意的问题

4.5反向数据的传输

4.6本章小结

第5章传输信号的转换及光发射接收实现

5.1并串器实现

5.2并串器电路设计

5.3串并器电路设计

5.4光收发模块及接口电路

5.4.1光收发模块及电路

5.4.2 LVNDS与PECL信号电平及耦合

5.5本章小结

第6章系统调试和测试

6.1系统调试

6.1.1视频处理部分调试

6.1.2信号转换电路的调试

6.2系统指标测试

6.2.1光传输系统的指标测试

6.2.2视频图像的测试

6.2.3音频信号和数据信号的测试

6.3本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致 谢

附 录