固态存储器高速远距离数据传输系统的设计

摘要

中北大学研制的固态存储器存储设备主要用于弹体飞行过程中各种缓变参数、速变参数以及数字量的采集和存储。地面测试台与固态存储器共同组成闭环测试回路，能对存储器设备的采集数据进行读取、显示、处理、分析以及存储等。由于测试现场的测试设备数量众多，且固态存储器的数据传输和测试需在弹体起飞前即弹体加注燃料的情况下完成，所以为了确保测试的可靠性以及科研人员的安全，操作固态存储器时应尽可能远离弹体，即需要采用远程通信手段采集、编码和记录从固态存储器接收到精确的信号及数据。因此，本文设计了一种结合了LVDS接口技术、光纤通信技术与RS纠错编码技术的固态存储器高速远距离传输的系统。
　　本文首先通过对比常用的数据接口，选用了性能优越的LVDS接口技术。在分析LVDS器件的主要结构和工作原理的基础上，采用了点到点拓扑结构、时钟位嵌入式SerDes架构的LVDS器件进行系统电路的设计。介绍了光纤通信和纠错编码的原理和优点，着重对RS编译码的实现原理进行了分析。其次分别从硬件和软件两方面对系统进行了设计。在硬件部分：针对本系统使用长线传输差分信号的情况，采用了驱动器和均衡器对信号进行了驱动和自均衡；利用光电耦合隔离电路进行电气隔离并采取阻抗匹配的方式来保证信号传输的完整性；设计了光电模块接口电路，并采用交流耦合的方法对LVDS和光模块进行了电平匹配；并分析了高速差分信号PCB的布线。在软件部分：详细叙述了数据的处理方案；阐述了时钟模块、USB控制模块和FPGA逻辑模块基于VHDL语言的程序设计，并用Quartus II对RS编译码和系统程序进行了功能仿真，仿真结果表明传输系统的功能可全部实现。最后用地面测试台对本系统进行了远距离传输功能的测试，结果表明本系统满足固态存储器和地面测试台之间的高速数据远距离传输的要求。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的主要研究内容和工作

2 相关理论分析及关键技术的实现

2.1 光纤通信理论分析

2.2 LVDS的理论分析

2.3 数据传输可靠性研究与实现

2.4 本章小结

3 系统各模块硬件电路设计

3.1 系统方案设计

3.2 系统主控模块的设计

3.3 LVDS高速PCB设计

3.4 本章小结

4 系统各模块软件设计及仿真

4.1 数据处理分析

4.2 系统各模块设计

4.3 FPGA程序仿真

4.4 本章小结

5 系统测试

5.1 系统功能测试.

5.2 测试台测试结果

5.3 本章小结

6 总结与展望..

6.1 全文工作总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢