Page 32 - 网络电信2020年7月刊下

解 决 方 案

基于SSI的多通道D/A信号传输的实现

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姚若辰 ，王 娟 2
1. 西安电子科技大学 通信工程学院；2. 西北电子设备研究所

摘要：针对电缆传输模拟信号距离短、抗干扰能力差等问题，利用同步串行接口传输数据数率高的特点，
设计了一种通过FPGA接收远端设备发来的同步串行数据，进行容错、解码和缓冲处理，控制多通道D/A转换器输
出的信号传输接收转换模块，实现了同步串行接口传输多通道D/A信号，用两对双脚线或光缆就可实现多通道模
拟信号的远距离传输。实验结果表明，完成四通道D/A信号传输接收转换时间为65μs，传输速率15kHz，传输距
离提高不低于100%。模块采用24V电源供电，ADAM结构，导轨安装，符合工业现场需求。
关键词：FPGA；D/A信号；同步串口；高速传输

由于对信号传输质量和抗干扰能力等方面的要求，用电缆 D/A输出控制电路是由FPGA实现的。信号传输模块电路组成结构
[1]
直接传输模拟信号时，传输距离一般不超过十几米 。对于距 示意图如图1所示。
[2]
离比较远的两个电子设备之间，可采用数字信号形式传输 ，
图 1 信号传输模块电路组成示意图
到接收端把数字信号转换成模拟信号。依据时钟波特率的不
[3]
同，电缆长度可以从几十米到几百米不等 。当通过光缆传输
[4]
数字信号时，传输距离可以更远 。
如果需要同时传输多路信号，一种办法是采用多路数字信
号并行传输方式，这种方式接口电路复杂，需要用多芯电缆或
[5]
光缆，设备体积大，成本高 。另一种办法是把多路数字信号
编码成一帧串行格式的信号，由同步时钟控制信号传输，利用
双绞线或光缆即可完成数字信号的远距离、实时传输，接收端
解码后控制输出多路模拟信号，是一种经济、可靠的模拟信号
[6]
传输方案 。 上位机或远端设备将多路数字信号按约定格式编码成一帧
串行数据，通过SSI接口送至接收模块，SSI接口信号经过经电
一、总体方案 平转换后送至FPGA。以FPGA为核心组成的SSI接口电路接收来自
1.方案简介 上位机或远端设备的串行数据，按约定格式解码、容错处理，
基于同步串行接口（Synchronous Serial Interface， 控制D/A输出，完成串行数字信号到多通道模拟量的转换输出。
SSI）的多通道数字到模拟信号传输模块主要由电平转换电路、 转换模块采用24VDC单电源供电，内部设计有DC/DC转换电路，
SSI同步串行接口电路、数据接收解码电路、D/A输出控制电路 提供模块内部电路用5V、3.3V、±12V电源。转换模块采用ADAM
和D/A转换电路组成。其中SSI接口电路、数据接收解码电路、 模块结构、导轨安装，方便使用。模块电路板实物如图2所示。

66 网络电信 二零二零年七月