海上地震探测传输系统的设计

3.2 传输板的数据处理及上传过程
为了保证传输速率，采集板的数据分两路传送到传输板，传输板采用“乒乓结构”的方式把两路数据合成一路，并添加状态信息与CRC(Cyclical Redundancy Check)16校验位，最后通过8B/10B的编码后将数据存入本地FIFO中。由于MAX9205与MAX9206数据线都是10 bit，用8B/10B编码在完成直流均衡功能的同时方便了程序的编写。
当各传输板接收到上位机发送的“采集数据”指令后，一方面各传输板将命令下传到与之对应的采集板，使采集板采集并上传一组数据；另一方面传输板将上传一帧本地FIFO中的数据到下一级传输板中，同时把接收到的上一传输板数据存入一个异步FIFO中，待上传本地数据完毕后再依次上传接收并存入异步FIFO中的数据，依此类推，直至把最后一个传输板上的数据也上传至其下一个传输板。 　图5为使用Quartus II 9.0中的Signal Tap II工具查看到的从尾包数第三块传输板内部信号的实际测量信号图。其中a3为解析后同步采集命令使能，dataout为数据发送端，next为接收后续板数据端。图5中最下面四个信号为发送状态机信号，其中SELF为发送本地FIFO数据，SYN为发送数据间隙时的同步序列，NEXT为发送后续数据，配合bendififo与rxfifo的读写信号完成数据的有序上传，其中一帧数据为76 B。

3.3 LVDS传输失锁问题的软件设计
　 MAX9206在接收数据时会从数据中提取时钟，如果提取不到时钟，则称为失锁。失锁后MAX9206不再输出有效数据，直到再次锁定时钟数，数据输出再次有效。由于传输线路存在各种噪声，长时间运行时要求系统尽量不出现失锁情况，在出现失锁时要求能尽快再次锁定时钟。
首先LVDS接口电路在系统上电后由FPGA将MAX9205的SYN脚(用于使接收端MAX9206更快地锁定接收端MAX9205的时钟)置为高电平2 ms,用于使MAX9205和MAX9206锁定自身的时钟，然后接收端MAX9206锁定接收数据时钟。MAX9205的SYN引脚置为高电平时忽略输入数据,串行输出一组同步数据，数据格式为“000000111111”，目的是使MAX9206更快地从接收数据中锁定时钟，2 ms后若不从MAX9205输出数据则会导致MAX9206失去接收时钟。所以在SYN引脚置为低电平时，MAX9205输出”0000011111”(同步序列)，然后再加上MAX9205并转串时的起始位和终止位而组成“000000111111”，而使同步不易失锁。
　为提高系统的稳定性，使失锁后能迅速再次锁定时钟,系统采用在发送数据的空闲时间里发送同步序列的方法，在发送同步序列时至多42个周期时钟便会锁定。所以在发送一帧数据后发送42个周期的同步序列。这种方法虽然引入冗余，使有效数据率下降，但在数据传输率高达160 Mb/s的情况下，这种方法也完全可以满足系统要求，且空闲时发送同步序列的方法使系统更不易发生失锁，提高了系统的稳定性。
4 实验结果
实验结果如表1所示。其中情况1中为实验室正常条件下，未加干扰；情况2中在传输双绞线旁放置输2 MHz干扰源,情况3中在传输双绞线旁放置输5 MHz干扰源。

由于在海水中高频信号衰减较大，不易出现高频干扰，由实验结果可知系统较适于海上传输。
该系统采用了流水线逐级上传的方法解决了电缆外部需要大量缓存的问题。首次把基于LVDS和预加重及均衡的传输方式引入海上拖缆传输系统，实现了长距离高速率传输。经初步联调，现该系统工作正常，达到了项目对系统高速度和稳定性的要求。
参考文献
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