АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОБЗОР АНАЛОГОВ И АНАЛИЗ ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧИ 10
1.1 Анализ технического задания 10
1.2 Обзор аналогов 15
1.3 Анализ рынка производителей ПЛИС 16
1.4 Волоконо-оптический соединитель 18
2 АЛГОРИТМЫ РАБОТЫ УПЛОТНИТЕЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
ОСНОВАННОГО НА РАБОТЕ ПЛИС 28
2.1 Мультиплексирование 28
2.2 Описание вариантов алгоритмов работы макетного образца 33
2.3 Исследование образца волоконно-оптического соединителя 41
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ 47
3.1 Методы конфигурирования FPGA микросхемам 48
3.2 Моделирование в среде Model Sim (бенч файлы) с рассмотрением
инструментов 50
3.3 Создание файла конфигурации ПЛИС 51
3.4 Работа с тестбенч 64
3.5 Мультиплексирование 68
3.1 Демультиплексирование 73
4 РАЗРАБОТКА МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА ИЗДЕЛИЯ 80
4.1 Структурная схема 80
4.2 Принципиальная электрическая схема 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 108
ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг программы мультиплексирования RS - 232 112
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Принципиальная электрическая схема 117
Современная эпоха характеризуется стремительным процессом информатизации общества. В наибольшей степени это проявляется в росте пропускной способности и гибкости информационных сетей. По оценкам аналитиков, средний объем потока информации в расчете на одного пользователя в мире увеличивается в 8 раз каждый год. Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) - это вид системы передачи, при котором информация предается по оптическим диэлектрическим волноводам. Преимущества применения ВОЛС такие как широкая полоса пропускания, малое затухание светового сигнала, низкий уровень шумов, высокая помехозащищенность, малый вес и объем, высокая степень защиты от несанкционированного доступа, гальваническая развязка, взрыво-пожаробезопасность, экономичность, длительный срок эксплуатации, удаленное электропитание демонстрируют актуальность и важность необходимости применения данной технологии [1].
Идея работы заключается в использовании синтеза программируемых логических интегральных схем и ВОЛС, что позволит достичь высочайших скоростей вычисления и обработки сигналов, поступающих с датчиков и измерительных приборов. Далее эти данные через оптический канал связи поступают на радиально подвижный объект, что в свою очередь позволяет мгновенно вводить в работающую систему требуемые поправки наведения и отработки защитных функций объекта.
Актуальность данной темы подтверждается обширным рядом сфер применения, в таких как роботизация и медицина. Роботизация подразумевает необъятный список направлений в отраслях, где данная технология уже стала неотъемлемой частью, к ним можно отнести спутниковое и РЛС оборудование, охранные системы, автоматизированное производство, космическая отрасль, модернизация существующих объектов военной техники, крановое производство и так далее. В медицине же основным направлением будет объемное сканирование, в частности ЯМР-томография..
По результатам работы были выполнены следующие задачи:
1. Был проведен всеобъемлющий анализ технического задания, а также проведено исследование рынка, включающее в себя обзор существующих аналогов разрабатываемого изделия, анализ рынка производителей ПЛИС, сделано обоснование выбора ПЛИС, проведен анализ рынка волоконно¬оптических соединителей и оптических приемопередатчиков.
2. Приведен обзор алгоритмов мультиплексирования включающий в себя разработку вариаций алгоритмов работы макетного образца и расчет временных допусков интерфейсов. Также проведено исследование волоконно-оптического соединителя ВОС-7 включающее в себя опыты по передаче данных с радиально подвижным волноводом и без него, а также сделан выбор протоколов подходящих к транслированию в рамках поставленной задачи.
3. Проведено моделирование модулей мультиплексирования и демультиплексирования, разработанных на языке описания работы аппаратуры Verilog и на примере модулей продемонстрирована работа с тестбенчами в среде ModelSim.
4. Приведено детальное описание процесса разработки принципиальной электрической схемы (всех составных элементов) и структурных схем, включающих в свой состав структурную схему идентичного блока выставочного образца, модульную схему выставочного образца, структурную схему описания аппаратуры и структурную схему идентичного блока мультиплексирования и оптоэлектронной конвертации.
По результатам работы в данный момент ведется проектирование печатных узлов опытного образца изделия с учетом всех установленных требований. Из оборудования, описанного в главе 2 собран стенд, используемый для оценки пропускной способности оптических каналов передачи данных со скоростями до 1,25 Гбит/с.
