數(shù)據(jù)高速傳輸協(xié)議的研究

1 前言

結(jié)合航天應(yīng)用中高速通信數(shù)據(jù)處理器的需要，闡明應(yīng)用Data-Strobe編碼進(jìn)行幀數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮锰幖疤攸c(diǎn)，對Data-Strobe編解碼技術(shù)進(jìn) 行詳細(xì)介紹，并且給出基于FPGA的解碼算法。整個設(shè)計(jì)在高速數(shù)據(jù)傳輸中有很廣的應(yīng)用前景，對工程設(shè)計(jì)有一定的參考價值。

2 DS編碼的特點(diǎn)

　　DS編碼是一種高速數(shù)據(jù)傳輸方案。美國IEEE 1355-1995 和IEEE 1394-1995(Firewire)標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)用了這一方案。歐空局SpaceWire ECSS-E50-12A標(biāo)準(zhǔn) 也采用了這一方案。事實(shí)上，DS編碼傳輸方式在高速數(shù)據(jù)傳輸中有廣闊的應(yīng)用空間，特別是在星載、飛船載電子設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸中表現(xiàn)出了抗干擾性強(qiáng)、易于實(shí) 現(xiàn)、可靠性高的特點(diǎn)。

　　圖1 數(shù)據(jù)-時鐘傳輸方式信號時序圖

　　傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)-時鐘傳輸方式是在發(fā)送一路數(shù)據(jù)信號的同時發(fā)送出一路時鐘信號，接收方根據(jù)接收到的時鐘來提取數(shù)據(jù)。如圖1所示，這種傳輸方式的容錯范圍 是0.5比特時間。在傳輸過程中，如果受到外界溫度等環(huán)境因素造成的干擾使數(shù)據(jù)與時鐘傳輸時間不能嚴(yán)格同步，如果過傳輸中信號偏差超過0.5比特，則會造 成誤碼。

　　DS編碼方式傳輸?shù)氖且宦窋?shù)據(jù)信號(DATA)和一路選通信號(STROBE)。應(yīng)用DS編碼,將時鐘信號和數(shù)據(jù)信號進(jìn)行編碼，輸出數(shù)據(jù)信號和選通信號。這樣在接收端可以通過對數(shù)據(jù)和選通兩路信號進(jìn)行簡單異或操作來恢復(fù)時鐘信號。在數(shù)據(jù)傳輸中，如果數(shù)據(jù)信號前后接連兩個比 特的值相同，選通信號的狀態(tài)在傳輸后一個比特時改變，如果數(shù)據(jù)信號接連傳送的兩個比特值不同，那么選通信號在這兩個比特時間里保持不變。即在任意兩個連續(xù)比特?cái)?shù)據(jù)的間隔處，數(shù)據(jù)信號與選通信號中只有一個改變狀態(tài)。如圖2所示，相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)-時鐘方式0.5比特時間的容錯范圍，應(yīng)用DS編碼可將容錯范圍提高到1比特時間。

　　圖2 Data-Strobe編碼信號時序圖