Page 42 - 网络电信2024年5月刊

解决方案

如上图1所示，该系统主要由视频模块、音频模块、数据 图3 外部存储电路
模块、核心控制器、A/D转换模块、电平转换模块、视频滤波模
块、光纤收发模块共同组成。利用摄像头及相关传感器获取实
验室数据之后，通过以上模块完成数据的传输，将其集成在系
统中，以供工作人员对其进行监测。核心控制器选用的是FPGA
芯片作为控制器，在接收到各模块发送的数据后，控制器将通
过分时多路传输的方式将数据到通道，然后由光纤传送到另一
端，然后由另一端发送到各个模块之中。在整个过程中，最为
重要的就是芯片的核心控制及光纤数据的收发，故对以下模块
进行叙述。

2.2 核心控制模块
选取的核心控制器为CycloneII系列EP2C5Q2O8C8型号的
FPGA芯片，该控制器中具有4 608个逻辑单元，且其内部嵌有
一个内部u存储器，其大小为119 808bits, 最大用户I/O数达到
了142个，可满足系统扩展性和灵活设计的需要[4]。本次研究对
该芯片外界一个晶振电路和一个外部存储电路。为满足本系统
对响应时间的需求，选择了一个27MHz的有源晶振以满足系统需
求，该晶振具有四只引脚，其外围电路设计如下所示。

图2 晶振电路

[7]。该产品采用SO-8封装技术，使其具备一定的保护和辅助控
制能力，可以在不需要的情况下自动关机，以达到节约能源的
目的。

图4 DC-DC 降压电路

由于选取的芯片只有一个内部RAM,针对其断电易丢失数据 该电路在12V的插线口处还接了一个压敏电阻和TVS管进行
的特性，设计一个外部存储电路用于存储数据，其设计电路如 差模保护，串接了扼流圈、保险丝，提升了电源供电的稳定性
下所示。 [8]。利用该电路实现降压后，对稳压电路进行设计。由于本系
统需要实现5V～3.3V、5V～2.5V、5V～1.2V三种电压转换，故
如图3所示，其选用EPCS4串行配置器件构建电路，其存储 选用三个芯片开展稳压控制。该电路均采用TI公司的TLV1117进
容量与4M,支持3.3V电源供电[5]。在系统上电时，系统会将自动 行控制，其电路设计如图5所示。
保存在该电路中的配置信息写进核心控制芯片之中，而EPGA芯
片中的内部存储器和I/O引脚会开始初始化，然后按照设计逻辑 2.4 光纤收发模块
开始工作[6]。据此完成核心控制模块的设计，通过该模块对系 为提升系统数据传输的质量，选用ATR-B2010光模块开展光
统进行控制。 纤收发模块的设计，其发射功率为-9dBm～-3dBm具有良好的发
射功率和灵敏度，应用该模快进行设计可极大满足系统需求，
2.3 供电电源模块 该模块的电路设计如图6所示。
在本系统中，其需要5V、3.3V、2.5V、1.2V的工作电压为 如上图6所示，为避免电源杂波对激光驱动器的输出波形造
不同的模块进行供电。考虑到12V的电源输入比较通用，设计了 成影响，本次设计将发送电源VCCT和接收电源VCCR分离，分别
一个降压电路将12V电源转换为5V,再通过一个稳压电路对电源 对发送电源VCCT和接受电源VCCR进行降噪滤波，以此来提升传
电压进行再转换，以实现对不同模块的供电。 输数据的质量。
选用AOZ1014芯片构建直流降压电路，该芯片内部使用MOS,
导通内阻较小，对电压的转换效率也较好，可满足系统的需求

网络电信 二零二四年六月 65