基于FPGA的CY7B923/933复用解复用器在光纤通信中的应用

北京锦坤科技有限公司www.jonkon.com.cn

高进,谢艳，覃宗厚
（ZG电子科技集团公司第三十四研究所，广西桂林541004）

摘要：介绍一种cypress公司的高速串行收发器HOTLinkCY7B923/933的原理及其通过可编程器件
FPGA实现CY7B923/933的光纤通信传输，给出了其系统设计原理筒图。该收发器妁传输码率范围为160～400Mb/s，且功耗小，驱动能力强，有较强的鑫动查错功能，特别适用于光纤通信。
关键词：复用解复用器；收发器；光纤通信；FPGA
中阔分类号：TN929．11文献标志码：A

1引l言
Cypress公司的HOTLinkCY7B923发送器和CY7B933接收器是专为点到点串行高速通信而设计的。它适用于光纤、同轴电缆以及双绞线作为通信介质，其传输码率范围为160-400Mb/s：可以自动进行8B/lOB编解码，编码遵循X3.230协议，与光纤通信和ESCON协议兼容：HOTLink收发器功耗较小（发送器350mW，接收器650mW），驱动能力很强。在不加任何补尝电路情况下，330Mb/s，对50Ω同轴电缆（RG2582A/U）可以传送35m，对75Ω同轴电缆（RG262A/U）可达150m。若加上光电转换器用光纤传输．则可传输数十千米以上或更远的距离。笔者已经成功地通过FPGA控制实现将CY7B923/933应用于高速光纡通信系统。下面将简要介绍收发器的原理。并ZD介绍如何运用FPGA控制其在光纤通信中实际应用。

2、CY7B923/933原理简介
2.1CY7B923发送器
CY7B923发送器有时钟产生器、使能输入寄存器、编码器、移位器及自检测试逻辑等主要功能模块组成．结构糕图如图l所示。CY78923发送器将要发送的并行8bit数据锁存到内部寄存器后，编码器进行8B/lOB编码．再由移位器移位串行输国，串行输出波特率是并行字节频率的10倍。同时有三路串行输出（OUTA±，OUTB±．OUTC±），均是差分PECL信号，其中OUTA±，OUTB±．可由FOTO控制置成逻辑零而关闭光纤模块的光输出，OUTC±则不受控划。8B/10B编码也可以被关闭．而采用片外已经编码的l0bit数据（f旁通模式），可由MODE片脚控制（本文只介绍8B/10B转换模式）8B/l0B编码。其它片脚简介如下：CKWf输入）．数据写入时钟；D0-D7，并行输入数据；SC/D（输入），特殊字符或数据选择；ENA（输入），并行数据使能，在CKW的上跳沿。若ENA为低电平．则D0～D7被锁存进内部输入寄存器进两被编码、发送：ENNf输入），下一个并行数据使能。若ENN为低电平，则在CKW的下一个上跳沿对的数据D0-D7被锁存、编码、发送；BISTEN（f输入），内部自检使能；SVS（输入），故意产生一个发送错
误；RP（输出），读脉冲，这是一个占空眈为60％的、与CKW频率一致的读信号。

2.2CY7B933接收器
CY7B933接收器主要功能模块有：时钟同步器、数据重建器、移位器、解码寄存器、解码器、输出寄存器及自检测试逻辑等。结构框图如图2所示。接收器有两路差分PECL信号（INA±，INB±）输入，可由A/B选其一。时钟同步器是由内部锁相环来保持与接收到的位流（bitstream）频率一致的，提供内部移位和解码时钟。数据重建器。若在接收到的位流中检测到同步码（K28.5），则复位内部位计数器。从而开始同步接收数据．为了防止干扰可由RF输入来使数据重建器停止工作.

CY78933接收器与发送器一样也有两种工作模式．即编码模式和旁通模式（本文只介绍8B/10B编码模式）。这也是MODE片选引脚信号来选择。其它引脚简介如下：REF2CLK（输入），参考时钟；Q0-Q7，并行输出数据；SC/D（输出），特殊字符或数据指示，与发送器相似；RVS（输出），接收出错指示；RDY（输出），数据输出准备；CKR（输出），读出数据同步时钟，Q0-Q7、SC/D、RDY、RVS都与CKR上升沿同步；SI（输入），既可以作为INB一，也可以是状态输入（PECL信号）：SOf输出），状态输出，即是将SI信号的PECL电平转换成TTL电平输出；BISTEN（输入），内部自检使能控制。

3系统设计及框图
基于FPGA的CY7B923／933复用／解复用器的光纤通信系统应用由光发射端和光接收端组成．系统设计框图如图3所示。

CY78923／933复用／解复用器用于光纤通信系统中（没用FPGA）．笔者在试验中发现对数据不加任何
控制处理时，光接收端CY7B933经常出现失锁．不利于光纤通信：单独对光发射端的引脚如ENA进行控制时，先加电光接收端．后加电光发射端时，CY7B933锁定，系统正常工作：但先加电光发射端，后加电光接收端时，CY7B933失锁，系统工作不正常，这也不利于光纤通信。基于FPGA的CY7B923／933复用／解复用器的光纤通信系统应用能够更好地解决以上问题。

3．1光发射端
为了灵活运用CY7B923／933．本次系统设计时将CY7B923／933的所有输人、输出控制引脚和输入输出数据全部引入可编程FPGA中进行统一控制。本系统的设计关键在于如何保持光发射端与光接收
端链路的稳定同步．为了使光接收端能时刻保持与发送端同步．系统对所有的数据输入重新编码．在数据每一位的前半周期插入同步码型．光接收端时刻先检测到同步码．这样就不用担心整个系统光发射端和光接收端的加电先后顺序问题．链路将时刻保持锁定正常状态。由于CY7B923选用8B／10B编码模式．MODE接地。不用的差分串行输出端OUTB±、OUTC±接高电平。

3．2光接收端
光接收端经过光电转换器恢复差分串行信号．通过CY7b933把差分串行信号INA±串并转换成8路并行输出信号R0一R7。由于光发射端通过FPGA把输入的信号重新编码．因此光接收端把输出的8路并行信号R0一R7送到可编程FPGA中解码还原出原始信号。

4光纤通信系统中的应用实例
笔者已成功地将HOTLink收发器应用于一高速光纤通信系统。光发送端数据D0一D7从FPGA送出。
光接收端将收到的数据写入FPGA。FPGA选用XINLINX9572．经过FPGA对接收到的R0一R7重新处
理还原出原始数据。系统设计原理简图如图4所示。本系统选用飞通PT731l一411光电转换器．供电电压+5V。当然，根据不通的传输距离应选用不同类型的光电转换器。

5结束语
从以上分析及应用电路可以看出。本系统为HOTLinkCY7B923／933高速收发器应于高速光纤通信提供了一个重要解决方案．也为其他高速收发器器件应用于光纤通信提供了设计参考。

参考文献：
[1]CYPILESSHOTLinkTransmme“ReceiverDatasheet．
[2]曾繁泰，陈美金，著．VHDL程序设计[M]．北京：清华大学出版社，2001．
[3]吴冠华，王诚，编著．AltemFOGA，CPLD设计[M]．北京：人民邮电出版社．2005．7．

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