1、浅谈通信高速传输系统的设计摘 要：进行数据传输时，如何使系统即使在远距离、且容量很大的前提下都能保证数据传送稳定性及传送的质量，目前是科技人员所面临的一项艰巨任务。这里分析通信高速传输系统设计中存在的一些问题，同时通过分析基于光纤通信和 CPI 总线的高速传输系统的原理，及其设计和运行程序，阐述了高速传输系统的优越性。虽然中国的光纤技术相比于发达国家还有一定的差距，但有差距就会有进步空间，所以需要科研人员不断研究探索以促进该系统的完善和发展。 关键词：光纤通信；PCI 总线；高速传输；数据缓存；光电转换 中图分类号：TN913.7 文献标识码： A 引言： 数据传输在现代生活中应用十分的广泛。
2、例如在天文学领域、现代应用十分广泛的实时视频监控领域、医学和工业领域都会有大量的数据进行高速且远程的传输。那么在进行数据传输时，如何使数据即使在远距离输送且容量很大的前提下，系统都能保证数据的传送稳定性以及数据传送的质量可以得到科技人员不断的完善。基于光纤通信和 CPI 总线的高速传输系统可以将计算机与传输数据相结合，使技术人员可以实时监控数据的传输。 1.高速传输系统的原理 基于光纤通信和 PCI 总线的高速传输系统的原理如下述。 1.1 光纤通信基本原理 光纤通信在中国起步比较晚，在将近 20 年的发展中，中国的光纤通信已经较为完善，中国的许多通信设备已经应用光纤通信。但是相对于发达国家来
3、说，中国的光纤通信技术还有许多不足需要完善。光纤通信的传输媒介是光导纤维，即光波在媒介光导纤维中进行信息传输2。为适应这种传输方式，具有高方向性、高相干性、高单色性等优点的激光就作为该通信方式的光波。所以，从这方面来讲，光纤通信又叫做激光光纤通信。这种通信技术的传递及转化顺序是从需要传递的信息电光电复原信息。在传递过程中，传递信息会经过一定的转化。在进行激光传递过程中不同的信息所产生的不同的电信号会使激光器产生随电信号变化的激光。 1.2 PCI 总线工作原理 外设部件互连标准（PCI，Peripheral ComponentInterconnect）这种技术在个人电脑领域应用最为广泛。它是一
4、种局部总线，这种板卡的特点是具有高速性，即插即用性，可靠性，自动配置，可靠性好等优点。目前这种接口已经取代传统的 ISA 等板卡。目前这种总线已经成为计算机的一种标准总线。PCI 总线有 32 位和 64 位的标准。就 32 位标准总线来说，数据的传输速度最高可以达到 528 MB/s，这种传输速度是以往的总线所不能达到的。由此可见，PCI 总线的传输速度在以往的各种总线中都处于领先地位，这就为高速传输系统打下了良好的基础。除了 PCI 总线在速度上由于其它的总线之外，在即插即用方面也有较大的优势。随着计算机技术的不断发展，来自不同硬件厂商的卡板在使用到一台计算机上时就有可能出现不能兼容等问题
5、。而 PCI 总线有统一的配置，绝不会出现冲突问题。相对于传统的 ISA 总线，大大提高了计算机的生产的便利性。综合以上各种因素，基于 PCI 总线的高速传输系统因 PCI 先进的性能，更能应用到实际需求中。 2.高速传输系统运行原理 基于光纤通信和 PCI 总线的高速传输系统运行原理如下述。基于光纤通信和 PCI 总线的高速传输系统将光纤通信和 PCI 总线相结合，利用光纤的传输距离远，性能稳定，传输速度快的优点，并且 PCI 总线优于其它总线的高速传输性能，从而使该高速传输系统更加贴合实际的需要。那么这种高速传输系统是如何设计工作的呢，下面一一做探讨。 2.1 高速传输系统概述 在介绍光纤
6、通信的原理时，信息在光纤上传输时是以激光为传输方式的，那么这就存在一个信息转化的问题。那么信息是如何转化的呢，需要一个控制电路来进行，首先在前端采集数据，该数据经过 FPGA 和FIFO 程序语言进行相关的处理之后，在进行电光转换，经过光纤传输到目的地之后在经过光电转换，转换成的电信号在经过处理，然后再经过计算机语言 FPGA 和 RAM 程序的处理后，最终通过 PCI 总线传递到个人电脑终端上从而完成一次信息传递。可见，这种传递并非是单向传递的，按实际需要单向传递并不能满足信息传递要求。在上述传递过程中可以看出，光纤通信和 PCI 总线是该高速传输系统的核心，占有重要的地位以及作用。 2.2
7、 系统电路各部分设计 光纤上面进行的光电转换的电光转换是非常重要的，如果电路选择不好，自然信息就没办法传递。所以在电信号转化成光信号和光信号转化成电信号选择合理的转换工具。现在本项研究中用的是 ATR-07101 即光电一体的模块。除了光与电之间的转换之外，还有串并转换与并串转换。这两种转换都是为了使光纤传递的信号与收集数据端和接受数据端进行接应。在光纤上数据是以串行差分信号传递，而两端却是并行数据进行控制的。所以就存在一个转换问题。同样的在本 研究中用的转换电路 TI 公司生产的型号为 TLK1501 高速信号串并-并串转化器。通过这种转化器来实现对数据进行相应的转化功能。根据文中数据转换流
8、程图可以看出，对数据进行串并和并串转换时分贝在两个阶段都会有，一是发送端并串转换；另一个便是接收端的串并转换。根据不同的数据端的特点分别对数据进行相应的转换。首先在发送端的并串转换，并串转换，即将并行数据高速转换为相应的串行数据。由于本研究所采用的为 TLK1501 高速转换器，则这种转换器的转 换速度可以使 16 位的 3075 MHz 速率的并行数据进行转化成串行数据。在接收端的串并转换同样也会用到 TLK1501 高速转换器。在发送端和接收端的并串转换盒串并转换分别如图 1 和图 2 所示。 在 PCI 总线接口电路中运用型号为 PCI9054 的桥接芯片，这种芯片使用以及设计过程都很简
9、单，方便操作以及技术人员的使用。这种型号的总线加速器最高的传输速度为 132 MB/s。大多数设备都可以与这种芯片兼容但是需要有相适应的软件进行操作。 2.3 系统控制电路的应用与测试 在本次研究中系统的数据接收端和发送端都会用到 FPGA 来实现数据的控制和数据的缓存。FPGA 与光纤通信和 PCI 总线都有一定意义上的联系。同样的在本研究中也会采用大众的 EP2C20F484 芯片。根据不同的系统情况来选择该芯片的型号。为保证该系统在实际运行中的安全级稳定，需要在系统投入使用之前进行测试。显而易见，对该系统分为三项进行测试。首先对数据的并串和串并进行测试，即对芯片 TLK1501 进行检测
10、，其次是对数据接收端的 PCI 总线进行电路测试。最后对系统的整体进行测试。不论是对哪一部分测试，都必须做到精准且按规定来进行。对于测试结果不符合要求的部分要及时修改或更换，以避免系统在运行时带 来不必要的麻烦。 3.结语 综上所述，基于光纤通信和 PCI 总线的高速传输系统结合了光纤通信和 PCI 总线的特点以及优点，使这种传输系统传输更加快速，且数据稳定还可以满足远距离传输。现代的竞争是信息、科技与速度的竞争，只有掌握了足够的信息与技术才能在激烈的世界竞争中占有一席之地。虽然就目前而言此项高速传输系统可以基本满足需要，但是经济不断发展，这种系统并一定满足以后的需要。并且中国的光纤技术相比于发达国家还有一定的差距，有差距就会有进步空间，所以将系统进一步升级还需要科研人员不断地研究探索。 参考文献： 1 邢林峰.PCI 总线接口技术在高速数据传输系统中的应用J.自动化仪表,2007(21):182-185. 2 刘一阳.一种基于信息流的社交网络安全本体模型J.信息安全与通信保密,2012(01):64-66.
