基于FPGA的雙向多路信號光纖傳輸組件設計
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由圖3可知，軟件結構主要包括成幀／解幀、CRC校驗、8B／10B編解碼、優先選擇與控制、輸入輸出緩存等。成幀／解幀實現對數據的封裝／解封裝，用于信源編碼，本設計采用CRC(循環冗余校驗)的目的是減少誤碼率，提高通信質量，在發送數據時由生成多項式計算出CRC值并隨數據一同發送給接收端，接收端對收到的數據重新計算CRC并與收到的CRC相比較，若兩個CRC值不同，則說明數據通訊出現錯誤。8B／10B編碼／解碼用于實現數據在光纖上的最優傳輸。8B／10B編碼將8 bit代碼組合編碼成10 bit代碼，代碼組合包括256個數據字符編碼和12個控制字符編碼。通過仔細選擇編碼方法可以獲得不同的優化特性。這些特性包括滿足串行／解串行器功能所必須的變換；確保“0”碼元與“1”碼元個數一致，又稱為直流均衡，確保字節同步，以及對誤碼率有足夠的容忍能等。本組件8B／10B編碼可分為3B／4B和5B／6B進行編碼。解碼部分依照編碼時相同的方法將10位數據分為4B和6B分別解碼，程序以483B、685B分別查表的方式實現解碼。解碼后再按順序組合成8位數據。由于要實現多路信號傳輸以及光纖信號的雙向傳輸，采用一些緩存與控制邏輯用于協調并控制各模塊的工作。優先選擇與控制的作用是將確立脈沖、數據和電壓三種信號傳輸的優先級，本組件設定優先級為脈沖信號第一，其次為數據信號，最后是電壓信號。只要檢測到脈沖信號的高電平跳變，便根據優先選擇和控制模塊，中斷當前的光纖傳輸數據，對其脈沖信號立即進行傳送和接收。同樣在控制端也根據優先原則，將脈沖信號在第一時間內通過FPGA傳輸出去，當脈沖信號傳送完畢后，再處理其他信號的傳輸。
3 電路設計及實驗
3．1 主要電路設計
本節將介紹主要電路的設計，包括光驅動電路設計和光檢測電路設計。
光驅動電路用于將電信號轉換為光信號以便通過光纖實現傳輸，設計的光驅動電路如圖4所示。本文引用地址：http://cqxgywz.com/article/189723.htm
在圖4中，U1是工作電壓為3．3V帶有自動功率控制的激光驅動器，能將輸入的PECL信號轉換為激光器工作需要的TTL信號，BIAS是激光器的偏置電流輸出腳、BIASMAX用來設置激光器的最大偏置電流，用于保護激光器免遭過電流燒壞；MODSET用來設置調制信號的電流，通過設置APCSET到地的電阻可以得到需要的平均光功率，MD用于監測流過探測器的電流，將檢測到的電流作為反饋量送給激光驅動器用來調節偏置電流的大小。
電信號經光驅動電路變換為光信號就可通過光纖實現傳輸，光接收電路用于將光信號轉換為電信號，典型的光接收電路主要包括光探測器、跨阻放大器(TIA)和限幅放大器(LA)。雙向多路信號光纖傳輸組件采用的光接收電路如圖5所示。
圖5探測器選用APD型光探測器，用于將光信號轉換為電信號，經探測器轉換得到的電信號是微弱信號，需要通過跨阻放大器轉換為一定幅值的電壓信號，圖5中U2就是實現這樣的功能。圖5中U3是限幅放大器，其作用是限制上升沿、下降沿過沖，并放大信號以利于后續處理。
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