基于FPGA的双向多路信号光纤传输组件设计
由图3可知，软件结构主要包括成帧／解帧、CRC校验、8B／10B编解码、优先选择与控制、输入输出缓存等。成帧／解帧实现对数据的封装／解封装，用于信源编码，本设计采用CRC(循环冗余校验)的目的是减少误码率，提高通信质量，在发送数据时由生成多项式计算出CRC值并随数据一同发送给接收端，接收端对收到的数据重新计算CRC并与收到的CRC相比较，若两个CRC值不同，则说明数据通讯出现错误。8B／10B编码／解码用于实现数据在光纤上的最优传输。8B／10B编码将8 bit代码组合编码成10 bit代码，代码组合包括256个数据字符编码和12个控制字符编码。通过仔细选择编码方法可以获得不同的优化特性。这些特性包括满足串行／解串行器功能所必须的变换；确保“0”码元与“1”码元个数一致，又称为直流均衡，确保字节同步，以及对误码率有足够的容忍能等。本组件8B／10B编码可分为3B／4B和5B／6B进行编码。解码部分依照编码时相同的方法将10位数据分为4B和6B分别解码，程序以483B、685B分别查表的方式实现解码。解码后再按顺序组合成8位数据。由于要实现多路信号传输以及光纤信号的双向传输，采用一些缓存与控制逻辑用于协调并控制各模块的工作。优先选择与控制的作用是将确立脉冲、数据和电压三种信号传输的优先级，本组件设定优先级为脉冲信号第一，其次为数据信号，最后是电压信号。只要检测到脉冲信号的高电平跳变，便根据优先选择和控制模块，中断当前的光纤传输数据，对其脉冲信号立即进行传送和接收。同样在控制端也根据优先原则，将脉冲信号在第一时间内通过FPGA传输出去，当脉冲信号传送完毕后，再处理其他信号的传输。
3 电路设计及实验
3．1 主要电路设计
本节将介绍主要电路的设计，包括光驱动电路设计和光检测电路设计。
光驱动电路用于将电信号转换为光信号以便通过光纤实现传输，设计的光驱动电路如图4所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/189723.htm
在图4中，U1是工作电压为3．3V带有自动功率控制的激光驱动器，能将输入的PECL信号转换为激光器工作需要的TTL信号，BIAS是激光器的偏置电流输出脚、BIASMAX用来设置激光器的最大偏置电流，用于保护激光器免遭过电流烧坏；MODSET用来设置调制信号的电流，通过设置APCSET到地的电阻可以得到需要的平均光功率，MD用于监测流过探测器的电流，将检测到的电流作为反馈量送给激光驱动器用来调节偏置电流的大小。
电信号经光驱动电路变换为光信号就可通过光纤实现传输，光接收电路用于将光信号转换为电信号，典型的光接收电路主要包括光探测器、跨阻放大器(TIA)和限幅放大器(LA)。双向多路信号光纤传输组件采用的光接收电路如图5所示。
图5探测器选用APD型光探测器，用于将光信号转换为电信号，经探测器转换得到的电信号是微弱信号，需要通过跨阻放大器转换为一定幅值的电压信号，图5中U2就是实现这样的功能。图5中U3是限幅放大器，其作用是限制上升沿、下降沿过冲，并放大信号以利于后续处理。
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