基于TLK2711接口的高速数据传输系统的制作方法

基于tlk2711接口的高速数据传输系统
技术领域
1.本发明涉及一种高速数据传输系统，具体涉及一种基于tlk2711的高速数据传输系统。


背景技术：

2.随着现代电子技术的发展，高速摄影技术的不断进步，以及市场对高速运动分析需求的增加，高速摄影的应用越来越广泛。高速摄影在空间遥感、汽车碰撞试验、科研试验、工业生产过程监视及体育运动等需要进行高速运动分析的领域,已经成为不可或缺的技术测试手段。
3.特别是随着空间遥感技术的发展，卫星遥感越来越呈现出高时间分辨率、高空间分辨率和高光谱分辨率的发展趋势，载荷数据类型越来越多样化，数据量越来越大，导致数据率及带宽越来越高。数据量的增加为传输方案带来了新的挑战，使得过去依赖的一些传统传输接口无法满足需求，或者需要多个接口并行传输，这样一来增加了系统复杂度。因此，近年来一种新型高速串行/解串收发器tlk2711为高速数据传输打开了新思路，被广泛应用于载荷设备或地面测试设备中。其单路传输速率高达2.7gbps，同时tlk2711接口芯片自身具备自同步通信方式，利用时钟和数据恢复技术代替同步传输数据和时钟，有效解决了信号和时钟偏移问题；此外，采用了串行通信技术使得设备及电缆布线更为简单，系统抗干扰能力更强。
4.tlk2711接口相对lvds接口具有带宽高、系统简易等优势；相对于usb接口具有传输距离远、可靠性高等优势。但是基于tlk2711接口的高速数据传输系统在设计中特别需要注意时钟网络的设计，时钟网络设计会影响到系统传输误码，在某些领域数据传输要求在一段时间无误码传输，否则会影响对物质本源的判断，比如在光谱应用领域，如果出现误码，会影响光谱反演，无法准确获取目标的谱段信息。
5.因此提供一种无误码、通用、便携的基于tlk2711接口高速数据传输系统显得尤为重要。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种无误码、通用、便携的基于tlk2711接口的高速数据传输系统，以解决现有基于tlk2711接口的高速数据传输系统因时钟网络设计易出现误码的问题。
7.本发明的技术解决方案是：
8.一种基于tlk2711接口的高速数据传输系统，其特殊之处在于：包括fpga单元、flash存储单元、晶振单元、数据输出单元及供配电单元；
9.所述晶振单元包括第一晶振和第二晶振；所述数据输出单元包括第一tlk2711收发器、第二tlk2711收发器与对外连接器；第一tlk2711收发器与第二tlk2711收发器的输出端均与对外连接器连接；
10.所述flash存储单元、第一tlk2711收发器及第二tlk2711收发器均与所述fpga单元相连接；
11.所述第一晶振同时与第一tlk2711收发器、第二tlk2711收发器及fpga单元的输入时钟引脚相连接；所述第二晶振与fpga单元的工作时钟引脚相连接；
12.所述fpga单元用于接收外部数据或产生数据，并与第一tlk2711收发器及第二tlk2711收发器进行数据交互，将数据处理后按照传输协议发送至第一tlk2711收发器与第二tlk2711收发器；
13.所述第一tlk2711收发器与第二tlk2711收发器用于接收fpga单元输出的数据并编码后通过对外连接器输出；
14.所述flash存储单元用于为fpga单元启动提供程序加载；
15.所述第二晶振用于为fpga单元提供工作时钟；工作时钟是指fpga单元运行时内部时钟的源动力；
16.所述第一晶振用于同时驱动第一tlk2711收发器与第二tlk2711收发器，并作为fpga单元的输入时钟，其在fpga单元内部作为向第一tlk2711收发器与第二tlk2711收发器发送数据进程单元的输出主时钟；
17.所述供配电单元用于提供所需电源。
18.进一步地，第一晶振和第二晶振的型号为za715cb3
‑
100mhz。
19.进一步地，fpga单元的型号为xc2v3000
‑
4bg728i。
20.进一步地，flash存储单元的型号为xc32pv048。
21.进一步地，对外连接器为贵州航天电子公司生产的hsmhk连接器。
22.本发明的有益效果是：
23.1、本发明设计2片晶振，其中1片晶振同时驱动两片tlk2711收发器，并同时与fpga单元的时钟输入引脚相连，作为fpga单元的输入时钟，其在fpga单元内部作为向第一tlk2711收发器与第二tlk2711收发器发送数据进程单元的输出主时钟；另1片晶振仅与fpga单元的工作时钟引脚直接相连，作为fpga单元自身运行的主时钟；避免了直接采用fpga单元内部锁相环直接产生的时钟作为tlk2711时钟，引起传输误码的问题。本发明充分利用了高速串行tlk2711接口优势，为高速大数量设备可靠、无误码传输提供一种有效的技术手段；
24.2、本发明基于tlk2711接口的高速数据传输系统，能够实现连续传输无误码，可靠性高。
25.3、本发明基于tlk2711接口的高速数据传输系统结构简单，具有通用、便携、工作性能稳定等诸多优点。该系统具有广泛的应用前景，还可以用在如：高速摄影、高分辨成像光谱仪、立体测绘相机、高带宽数据压缩传输系统等诸多成像或非成像数据传输设备中。
26.4、本发明经济、实用性好，可用于各种fpga器件与tlk2711建立连接关系的应用中，具有普遍适用性。
附图说明
27.图1为本发明实施例中基于tlk2711接口的高速数据传输系统框图；
28.图2为本发明实施例中基于tlk2711接口的高速数据传输系统中fpga单元、晶振单
元及数据输出单元的连接示意图。
具体实施方式
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
30.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
31.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
32.此外，术语“第一或第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.如图1所示，本实施例基于基于tlk2711接口的高速数据传输系统主要由fpga单元、flash存储单元、晶振单元、数据输出单元及供配电单元等组成。
34.晶振单元包括第一晶振和第二晶振；数据输出单元包括第一tlk2711收发器、第二tlk2711收发器与对外连接器；第一tlk2711收发器与第二tlk2711收发器的输出端均与对外连接器连接；flash存储单元、第一tlk2711收发器及第二tlk2711收发器均与所述fpga单元相连接；第一晶振同时与第一tlk2711收发器、第二tlk2711收发器及fpga单元的输入时钟引脚相连接；第二晶振直接与fpga单元的工作时钟引脚相连接。
35.图1中的外部数据输入单元主要向fpga单元输入数据，外部数据输入单元可以根据外部需求进行适应性设计，也可设计为fpga内部编码产生有规律的图像数据码流。具体到本实施例，用星载高分辨相机作为数据源，采用多片lvds传输图像数据。
36.fpga单元是高速数据传输的核心器件，用于接收数据输入，并通过内部运行软件调用其内部逻辑单元将有效数据存入其内部缓存，而后对数据按照tlk2711传输协议进行编码和发送。本实施例，选用了xilinx公司fpga型号为xc2v3000
‑
4bg728i。
37.flash存储单元为一种非易失性、电可擦除可编程只读存储器，主要用来为fpga启动提供程序加载。本实施例，使用xilinx公司专用xc32pv048器件。
38.第一tlk2711收发器与第二tlk2711收发器将fpga单元输出的并行数据进行编码，从而实现并行数据串行化并通过对外连接器输出。本实施例中第一tlk2711收发器与第二tlk2711收发器的工作时钟为100mhz；第一tlk2711收发器与第二tlk2711收发器分别将输入的并行16bit数据、1路时钟、2路k/d编码控制信号共同编码为串行数据，并通过对外连接器发送至下位机。对外连接器与星载成像设备接口相连，本实施例采用贵州航天电子公司生产的hsmhk连接器。
39.晶振单元为fpga单元和tlk2711器件提供工作时钟。本实施例，采用海创电子型号za715cb3
‑
100mhz器件。是整个板卡工作的源头时钟。如图2所示，为了防止一片晶振扇出太大，而影响fpga单元内部逻辑布局布线，本实施例设计2片晶振。其中一片专用fpga单元进行内部时序和逻辑生成。另外一片晶振，分别与fpga单元和2片tlk2711收发器连接，由于
fpga单元发出的数据进入了tlk2711，因此为了保障数据传输链路上时钟相对相位的一致性，需要数据从发送到tlk2711入口时钟为同源时钟。这样设计的好处是能够有效避免传输过程产生误码。
40.供配电单元为整个电路设计提供供配电，主要由数片电源变换芯片。本实施例，采用了ldo电源，其具有高性能、低噪的特点，有利于保障数传的可靠性。