基于TS201的网络化声纳信号处理平台设计

凭借出色的浮点运算性能,TS201芯片在声纳、雷达等军用电子设备中得到了广泛的应用。然而,由于该芯片本身没有提供原生的高速串口(如串行RapidIO,GbE),不利于多DSP系统接入到网络和实现功能的可重构。本文提出了一种设计方法:利用串行RapidIO技术将TS201芯片构建成可重构的网络,实现了基于TS201芯片信号处理平台的网络化,提高了系统的通用性和使用效率。     

基于FPGA的高速数据传输系统设计与实现

为了满足国家重点专项“量子科学实验卫星”中“量子存储板”高速串行数据传输的测试要求,提出了一种以Nios II嵌入式处理器为控制核心,TLK2711、RS422、USB2.0和千兆以太网为传输接口的高速数据传输解决方案;系统采用TLK2711完成高速数据的串并转换,采用RS422完成命令和控制信号的传输,实现与“量子存储板”的高速数据传输;利用Xilinx公司Zynq-7000芯片独有的ARM+FPGA架构实现千兆以太网完成数据的高速传输,利用EXAR公司XR21V1414 USB转串口芯片实现命令、遥测等数据的传输;采用Labview编写上位机控制整个系统的运行,实现命令发送、指令解析、运行状态显示、数据帧产生、高速数据传输、解析和存储等功能;实测结果表明,此系统数据传输速率高达600 Mbps,满足高速串行数据传输的要求,且具有稳定性高、可靠性好等优点。     

基于FPGA的千兆以太网光纤转换器的设计

根据实际高清晰度LED大屏幕显示器远距离的传输需求,为了解决千兆以太网5类非屏蔽双绞线最长100米传输距离的瓶颈问题,选用了传输距离较远的光纤取代原有的5类非屏蔽双绞线。出于成本考虑,不改变原有发送与接收系统结构,设计了一种千兆以太网光纤转换器,通过基于FPGA的光纤端和千兆以太网端数据格式的转换及控制模块的设计,实现了以太网双绞线和光纤两种介质间的相互转换。将该转换器应用于高清晰度LED显示屏的实时数字视频传输系统中,取得了良好的效果,实现了远达10千米的实时数字视频传输,满足了未来一段时期内用户的需求,达到了设计的预期目标。     

大规模并行处理器阵列中的光纤互连网络

详细介绍了具有６４×６４Ｉ／Ｏ通道的光纤互连网络的设计原理、结构、制作技术和实验结果。此网络应用在两个并行处理器阵列之间，具有可重构功能，实验结果验证了光纤互连的优越性和可行性。     

一种基于DSP的FBG传感器解调系统及算法

波长解调技术是光纤传感器的关键技术。介绍了一种利用可调谐光纤F-P滤波器来扫描光纤布拉格光栅(FBG)传感器,应用DSP作信号处理的解调系统,提出了一种快速稳定且具有高分辨率的解调算法。波长测量分辨率可达2pm,测量范围50nm。用DSP芯片控制光学系统扫描,数据采集及运算,并进一步提高了系统的解调速度。     

全钒液流电池充放电测试系统设计

针对以太网技术在高速图像传输中常见的带宽利用率低,传输协议受限的问题,设计了一种基于可编程逻辑器件FPGA实现千兆以太网传输系统的方案,分析了基于IEEE802.3标准的以太网帧格式和循环冗余校验(CRC),实现了MAC数据包的封装和PHY芯片88E1111的配置,完成了千兆网络系统的设计和高速数据的传输。结果表明,该方案具有成本低,传输速率快且传输协议不受限制的优势,并最终成功应用于某水下高速图像传输系统中。     

基于VME总线的高速信号处理模块测试技术研究及应用

为解决某型号炮位侦察校射雷达中高速信号处理模块的测试,文中设计了基于VME总线的高速数字电路自动测试系统,该系统能模拟雷达工作环境,利用VME测试模块提供测试所需的光口、RapidIO等信号,测试结果通过VME主控器网口上报给系统管理平台;该系统成功应用于某型雷达高速信号处理模块的测试,可完成VME总线接口的测试;3路RapidIO信号的测试,Rapid IO信号传输速率为3.125 Gbps;4路光纤通道的测试,光纤通道波特率为2 Gbps;研究及实测结果表明该系统可解决基于VME总线的高速信号处理模块的测试。     

飞行器遥测设备与综控机一体化设计

随着新一代飞行器技术的快速发展,对其体积、航程以及信息化程度的要求越来越严格。为此,提出了飞行器遥测设备与综控机的一体化设计,利用的数据监测与处理模块替代传统飞行器上单独的遥测设备,将其集成到综控机当中,大大节约了飞行器空间,提高了其信息处理与监测能力。该模块基于NandFlash存储器、DSP/BIOS实时操作系统千兆以太网接口以及PCM接口,能够实现大量数据的实时存储与传输。经大量试验证明：NandFlash存储器能够可靠的记录大量实验数据,千兆以太网接口可以很好的实现飞行器系统与测试设备之间的高速数据传输,通过PCM接口能够组织完成遥测数据的实时发送,既具备传统遥测设备的功能,又提高了数据处理、存储与监测的能力。     

FPGA＋DSP实时信号处理系统在ONT当中的应用

APON系统中的光网络终端（ONT）作为一个智能的宽带网络终端是实现光纤入户的重要设备。根据此设备接入业务复杂，通信速率快的特点，本文结合ONT的具体研制工作，提出了采用DSP FPGA的方法，来完成ONT所需要的实时信号处理功能的方案。     

并行处理阵列中光电混合光纤Crossbar互连网络的研制

本文综述了用于三维光电混合并行处理器阵列系统中的双向可编程多样重构光纤Crossbar互连网络。重点介绍了基于光纤通信的Crossbar互连网络中光纤互连器的设计原理与制作方法,并给出一种具体的电路图,用自制的伪随机码发生器测试了器件的整体性能,而后进行了应用性联机测试。结果表明,该光纤互连器能很好地满足系统中处理器20Mbps传输速率的要求,电路简单,具有通用性和较高的性能价格比。     

Experimental demonstration of 10 Gbit/s transmission with an optical backplane system using optical slots

A practical optical backplane system was prepared with transmitter-receiver processing boards and an optical backplane made from polymeric-waveguide-embedded optical printed-circuit boards. Optical slots were used as connection components between the transmitter-receiver processing boards and the backplane board to permit easy and repeatable insertion and extraction of the boards with micrometer precision. We report 10 Gbit/s data transmission between an optical backplane and the transmitter-receiver processing boards.     

Design and Performance Evaluation of Optical Ethernet Switching Architecture with Liquid Crystal on Silicon-Based Beam-Steering Technology

A non-blocking optical Ethernet switching architecture with liquid crystal on a silicon-based beam-steering switch and optical output buffer strategies are proposed. For preserving service packet sequencing and fairness of routing sequence, priority and round-robin algorithms are adopted at the optical output buffer in this research. Four methods were used to implement tunable fiber delay modules for the optical output buffers to handle Ethernet packets with variable bit-rates. The results reported are based on the simulations performed to evaluate the proposed switching architecture with traffic analysis under a traffic model captured from a real-core network.     

采用OFDM信号作为标记的光分组交换方案

以光正交频分复用信号作为光标记,利用两个不同波长的光载波分别经过强度调制,产生了10 Gb/sOOK光载荷和2.5 Gb/sOFDM光标记。测得了光分组信号经光纤传输前后接收载荷的眼图和标记的星座图以及误码率曲线,结果表明:经过40 km光纤传输后,载荷与标记的功率代价分别为1dB和0.5dB。     

多核DSP高速实时信号处理系统设计

介绍了基于TI公司多核定点DSP(TMS320C6474)的高速实时数字信号处理系统。系统利用FPGA作为控制单元和转接芯片,通过SRIO接口作为DSP芯片的数据输入输出接口,具有信号处理能力超高、输入输出接口简洁、以及存储能力较大的优点。在软件实现中,利用了乒乓数据吞吐,静态内存分配技术和三核软件同步机制,通过优化算法,高效地实现了三核DSP实时信号处理,计算效率达到了设计要求。在项目图像信号实时处理中得到了成功应用,取得了良好的效果。     

Optical signal processing using nonlinear fibers

Ultra-fast optical signal processing is a promising technology for future photonic networks. This paper describes possible applications of nonlinear fibers to optical signal processing. The third-order optical nonlinearities in a fiber are discussed by analyzing the interaction of co-propagating optical waves. The properties of a nonlinear fiber are then considered in terms of optimizing the dispersion for achieving phase matching and decreasing walk-off. A highly nonlinear fiber (HNLF) is a practical candidate for an ultra-high-speed signal processor. Using HNLF, the following experiments are successfully demonstated: ultra-broadband wavelength conversion/optical phase conjugation by four-wave mixing, 160 Gb/s optical 3R-regeneration, and optical switching up to 640 Gb/s using a parametric amplified fiber switch. Steps for further improvements are also discussed.     

核磁共振波谱仪接收机的设计与实现

介绍了液体高分辨率核磁共振波谱仪接收机的设计. 接收机以PCI-104为控制器实现网络通信与采样流程控制,通过FPGA（Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列）实现数字中频接电路的控制和数据处理,简化了硬件结构;通过在接收机中引入脉冲序列生成器,产生接收机所需的采样控制信号,降低接收机与系统其他模块的耦合度. 最后组成500 MHz核磁共振波谱仪实现核磁共振信号的检测.     

声纳湿端数据远传DWDM光电交换模块设计

声纳的应用极其广泛,海洋渔业以及军事应用使得声纳技术得到了大力发展。声纳湿端数据传输的可靠性、实时性是声纳系统性能得到保障的前提。为此设计一用于声纳湿端数据远传的DWDM光电交换模块。在该模块中,使用以太网交换芯片和两个DWDM光模块对数据进行多路转发并实现光通路的冗余备份,提升了系统可靠性的同时使网络拓扑更为灵活。由于DWDM光模块可将电信号转换为波长可选定的光信号,故通过若干该模块协同使用,可实现多路光信号复用即同时传输多条声纳水下阵缆的数据。经实际开发与测试,该模块以太网业务性能指标符合设计需求,且该模块已在某声纳工程项目中得到了应用,并可为其他领域数据远传工程应用提供设计参考。     

Data-aided channel estimation and frequency domain equalization of minimum-shift keying in optical transmission systems

We demonstrate a digital optical communication system based on minimum shift keying （MSK） signal transmission with coherent detection. 5-Gb/s MSK signal can transmit over a 160-km standard single mode fiber （SSMF） without phase compensation. At the receiver, we use data-aided channel estimation and frequency domain equalization （FDE） techniques in the digital signal processing （DSP） algorithm, then analyze its performance characteristics compared with quadrature phase shift keying （QPSK） format. The simulation results show that the MSK format will be a potential candidate for next-generation access network.     

Optical implementation of (3, 3, 2) regular rectangular CC-Banyan optical network

CC-Banyan network plays an important role in the optical interconnection network. Based on previous reports of (2, 2, 3) the CC-Banyan network, another rectangular-Banyan network, i.e. (3, 3, 2) rectangular CC-Banyan network, has been discussed. First, according to its construction principle, the topological graph and the routing rule of (3, 3, 2) rectangular CC-Banyan network have been proposed. Then, the optically experimental setup of (3, 3, 2) rectangular CC-Banyan network has been designed and achieved. Each stage of node switch consists of phase spatial light modulator (PSLM) and polarizing beam-splitter (PBS), and fiber has been used to perform connection between adjacent stages. PBS features that s-component (perpendicular to the incident plane) of the incident light beam is reflected, and p-component (parallel to the incident plane) passes through it. According to switching logic, under the control of external electrical signals, PSLM functions to control routing paths of the signal beams, i.e. the polarization of each optical signal is rotated or not rotated 90° by a programmable PSLM. Finally, the discussion and analysis show that the experimental setup designed here can realize many functions such as optical signal switch and permutation. It has advantages of large number of input/output-ports, compact in structure, and low energy loss. Hence, the experimental setup can be used in optical communication and optical information processing.