一种基于FPGA的光纤通讯方法及系统与流程

本发明涉及数据通信，尤其涉及一种基于fpga的光纤通讯方法及系统。

背景技术：

1、随着科技的发展，光纤通信技术已经逐渐被广泛应用于各个领域。其中，基于现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)的光纤通信数据传输技术已经成为了当前的研究热点。

2、现有的发明专利202310147625.x《一种光纤数据传输方法及系统》提供的光纤数据传输系统如图1所示，光纤数据传输系统10包括光纤传输线100以及连接在光纤传输线100两端的第一光纤数据传输子板200和第二光纤数据传输子板300，第一光纤数据传输子板200包括fpga210以及高速串行收发器220，现场可编程逻辑门阵列210包括数据接收模块211、数据选择模块212以及数据编码模块213。

3、上述现有技术由于对高速串行收发器依赖程度高，受实施成本限制，光纤数据传输子板的通讯接口数量难以拓展。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于fpga的光纤通讯方法及系统，实施成本低的同时，通讯接口数量可灵活扩展。

2、根据本发明实施例的第一方面，提供了一种基于fpga的光纤通讯方法，应用于基于fpga的光纤通讯系统，光纤通讯系统包括fpga、多个光纤接收器和多个光纤发送器，多个光纤接收器和多个光纤发送器均与fpga通讯连接；光纤通讯方法包括：

3、第一光纤接收器接收第二光纤发送器通过光纤传输线发送的待接收信号，并向fpga传输待接收信号；

4、fpga采用接收逻辑对待接收信号进行接收处理，得到目标接收数据；还采用发送逻辑对目标发送数据进行发送处理，得到待发送信号，并向第一光纤发送器传输待发送信号；

5、第一光纤发送器通过光纤传输线向第二光纤接收器发送待发送信号；

6、其中，第一光纤接收器表示多个光纤接收器中的任一光纤接收器，第一光纤发送器表示多个光纤发送器中的任一光纤发送器。

7、在一种可能的实现方式中，fpga采用接收逻辑对待接收信号进行接收处理，得到目标接收数据，包括：

8、对待接收信号进行采样，得到采样数据；

9、将串行的采样数据，按照8b/10b编码规则找到空闲码进行10bit数据对齐，得到并行数据；

10、将并行数据转换为8bit数据；

11、检测8bit数据的帧头、数据、crc校验值和帧尾，进行crc校验，储存经过crc校验的正确数据；

12、按照时序要求，从正确数据中读取目标接收数据。

13、在一种可能的实现方式中，fpga对待接收信号进行采样，得到采样数据包括：

14、检测待接收信号的线速率；

15、当待接收信号的线速率小于或等于采样时钟速率的1/3时，选择计数值采样模式；

16、当待接收信号的线速率大于采样时钟速率的1/3时，选择4倍频采样模式；

17、采用选择的采样模式对待接收信号采样，得到采样数据。

18、在一种可能的实现方式中，当选择计数值采样模式时，采用选择的采样模式对待接收信号采样，得到采样数据，包括：

19、当采样时钟检测到待接收信号的上升沿或下降沿时：

20、采样计数值清0；

21、当采样时钟未检测到待接收信号的上升沿或下降沿时：

22、采样计数值加1；

23、判断采样计数值是否满足预设条件；

24、当满足预设条件时，采样该采样点信号的电平作为采样数据；

25、其中，预设条件为：

26、在一种可能的实现方式中，当选择4倍频采样模式时，采用选择的采样模式对待接收信号采样，得到采样数据，包括：

27、采用第一采样时钟的上升沿和下降沿，以及第二采样时钟的上升沿和下降沿对待接收信号采样，得到采样值；其中，第二采样时钟相比第一采样时钟移相90°

28、根据采样值计算得到上升沿标志和下降沿标志；

29、根据上升沿标志、下降沿标志和预设判断规则，确定待接收信号的状态；

30、基于待接收信号的状态，确定采样数据。

31、在一种可能的实现方式中，fpga采用发送逻辑对目标发送数据进行发送处理，得到待发送信号，包括：

32、按照时序要求，写入目标发送数据；

33、将目标发送数据按照帧格式，插入帧头、crc校验值和帧尾，得到组帧后的8bit数据；

34、将8bit数据按照编码规则转换为10bit数据；

35、配置线速率；

36、按照配置的线速率，将10bit数据转换为串行数据，得到待发送信号。

37、根据本发明实施例的第二方面，提供了一种基于fpga的光纤通讯系统，光纤通讯系统包括fpga、多个光纤接收器和多个光纤发送器，多个光纤接收器和多个光纤发送器均与fpga通讯连接；

38、第一光纤接收器，用于接收第二光纤发送器通过光纤传输线发送的待接收信号，还用于向fpga传输待接收信号；

39、fpga，用于采用接收逻辑对待接收信号进行接收处理，得到目标接收数据；还用于采用发送逻辑对目标发送数据进行发送处理，得到待发送信号，并向第一光纤发送器传输待发送信号；

40、第一光纤发送器，用于通过光纤传输线向第二光纤接收器发送待发送信号；

41、其中，第一光纤接收器表示多个光纤接收器中的任一光纤接收器，第一光纤发送器表示多个光纤发送器中的任一光纤发送器。

42、在一种可能的实现方式中fpga包括：

43、采样单元，用于对待接收信号进行采样，得到采样数据；

44、串/并转换单元，用于将串行的采样数据，按照8b/10b编码规则找到空闲码进行10bit数据对齐，得到并行数据；

45、8b/10b解码单元，用于将并行数据转换为8bit数据；

46、解帧单元，用于检测8bit数据的帧头、数据、crc校验值和帧尾，储存经过crc校验的正确数据；

47、读取单元，用于按照时序要求，从正确数据中读取目标接收数据。

48、在一种可能的实现方式中，采样单元，包括：

49、线速率配置模块，用于检测待接收信号的线速率；

50、采样模式选择模块，用于当线速率小于或等于采样时钟速率的1/3时，选择计数值采样模式；当线速率大于采样时钟速率的1/3时，选择4倍频采样模式；

51、计数值采样模块，用于当采样模式选择模块选择计数值采样模式时，对待接收信号采样，得到采样数据；

52、4倍频采样模块，用于当采样模式选择模块选择4倍频采样模式时，对待接收信号采样，得到采样数据。

53、在一种可能的实现方式中，计数值采样模块包括采样时钟；当选择计数值采样模式时，计数值采样模块，具体用于：

54、采用采样时钟对待接收信号采样；

55、当采样时钟检测到待接收信号的上升沿或下降沿时：

56、采样计数值清0；

57、当采样时钟未检测到待接收信号的上升沿或下降沿时：

58、采样计数值加1；

59、判断采样计数值是否满足预设条件；

60、当满足预设条件时，采样该采样点信号的电平作为采样数据；

61、其中，预设条件为：

62、在一种可能的实现方式中，4倍频采样模块包括第一采样时钟和第二采样时钟，第二采样时钟相比第一采样时钟移相90°；当选择4倍频采样模式时，4倍频采样模块，具体用于：

63、采用第一采样时钟的上升沿和下降沿，以及第二采样时钟的上升沿和下降沿对待接收信号采样，得到采样值；

64、根据采样值计算得到上升沿标志和下降沿标志；

65、根据上升沿标志、下降沿标志和预设判断规则，确定待接收信号的状态；

66、基于待接收信号的状态，确定采样数据。

67、在一种可能的实现方式中，fpga包括：

68、写入单元，用于按照时序要求，将目标发送数据写入组帧单元；

69、组帧单元，用于将目标发送数据按照帧格式，插入帧头、crc校验值和帧尾，并输出至8b/10b编码单元；

70、8b/10b编码单元，用于将组帧单元输出的8bit数据按照编码规则转换为10bit数据；

71、线速率配置模块，用于配置线速率；

72、并/串转换单元，用于按照配置的线速率，将10bit数据转换为串行数据，得到待发送信号。

73、根据本发明实施例的第三方面，提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备实现本发明的第一方面或者第一方面的任一可能实现方式中的基于fpga的光纤通讯方法。

74、本发明实施例提供一种基于fpga的光纤通讯方法及系统，光纤通讯系统包括fpga、多个光纤接收器和多个光纤发送器，多个光纤接收器和多个光纤发送器，fpga内部的接收逻辑和发送逻辑能够收发多路信号，可通过修改接收逻辑和发送逻辑的配置，灵活增加或减少与fpga通信连接的光纤接收器和光纤发送器的数量，而且不需要额外配置高速串行收发器，所以实施成本更低。