高速视频信号的光纤传输系统设计

针对1000帧/秒高速摄影传输系统需实现数据输出速率600MBps的长距离传输难题,提出了采用CIMT编码方式的光纤数字化传输设计方案。整个系统主要包括数字信号的多路复用、解复用以及PCI数据传输卡三部分。详细阐述了系统的原理及硬软件实现方法,设计实现了两路高速视频数字化信号的15公里远距离传输和计算机实时显示。 高速视频信号的光纤传输系统设计是一项复杂而关键的技术，尤其在需要处理1000帧/秒高速摄影传输时，需要解决数据输出速率高达600MBps的长距离传输问题。在这种情况下，采用CIMT（Conditional-Invert Master Transition）编码方式的光纤数字化传输方案显得尤为重要。 系统的核心组成部分包括数字信号的多路复用、解复用以及PCI数据传输卡。多路复用技术允许将多个低速信号合并为一个高速信号，以减少传输所需的带宽。在这个设计中，40路15MBps的数据通过XC9572的2:1复用器转化为20路30MBps的二级复用数据，然后通过HDMP-1022进行信道编码，将其转换为600MBps的PECL串行数据，驱动光发射模块，实现数据的光纤发射。光接收部分则由HDMP-1024完成解复用，提取并行数据和时钟信号，供FIFO（First In First Out）和PLX9052组成的PCI传输卡使用，计算机通过PCI总线获取并实时显示这些高速视频数据。 CIMT编码是一种有效的信道编码方式，它提供了数据帧、控制帧和填充帧三种帧形式，以适应不同类型的传输需求。数据帧和控制帧包含编码字段和数据字段，用于传输实际数据和控制信息。接收端利用C-Field确定数据类型和状态，同时在主瞬变点恢复时钟信号。这种编码方式有助于提高数据传输的稳定性和可靠性。 硬件设计方面，光纤传输单元主要由CIMT编码芯片和光收发器构成，其中Agilent公司的HDMP-1022和HDMP-1024是核心组件。在光发射端，使用Double-Frame模式实现40路数据的复用，生成高速信号并通过光发射器传输。光接收端则接收光信号，解码并提取所需信号，如时钟和数据，以供后续处理。 PCI传输单元采用PLX9052作为PCI控制芯片，结合FIFO实现高速数据的实时记录。PLX9052符合PCI2.1规范，具备高性能突发式数据传输能力，其局部总线与PCI总线独立，允许在不同的时钟频率下工作，从而确保数据传输的高效和稳定。 高速视频信号的光纤传输系统设计通过CIMT编码、多路复用和PCI技术，解决了高帧频视频信号的长距离传输难题，实现了15公里的传输距离和计算机的实时显示。这种系统不仅适用于高速摄影，也为其他需要高速、长距离传输的应用提供了技术参考。