[发明专利]一种USB3.0的高速光纤数据采集设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速光纤数据采集设备。 

背景技术

随着光纤通信的发展，光纤数据传输的速率越来越快，因而对光纤数据采集设备提出了更高的要求，发明一种既满足高速性又便捷易用的高速光纤数据采集设备就显得十分重要。 

目前在高速光纤数据采集领域广泛采用PCI传输接口与计算机相连，但由于此类接口的结构，每次使用都要拆开机箱，而且仅限于台式机使用，使得采用这种接口的光纤数据采集设备的便携性受到了很大限制，另外采用PCI接口时传输速率也不高。 

USB接口是一种广泛应用在计算机领域的接口技术，它具有热插拔、便携性好、通用性强等优点，而且随着USB技术的发展，新推出的USB3.0的数据传输速率更是达到了5Gbps，这使得USB3.0很适合应用于高速光纤数据采集领域。 

发明内容

本发明涉及一种传输速率快、电路简单、便携性好的高速光纤数据采集设备。 

为实现上述需求，本发明提供了一种USB3.0的高速光纤数据采集设备，包括用于给整个设备供电的电源模块，用于实现光信号和电信号转换的光纤收发器，用于将所述的光纤收发器输出的高速串行数据转化为并行数据的高速串化解串器，用于将所述的高速串化解串器输出的并行数据进行接收并缓存的可编程逻辑控制器； 

其特征在于：该光纤数据采集设备包括了一个USB3.0设备控制器： 

所述的USB3.0设备控制器包括USB3.0微处理器、由执行USB3.0微处理器指令而生成高速串化解串器和光纤收发器的控制信号的启动停止控制器、用于采集可编程逻辑控制器输出的缓存数据的可编程数据采集控制器、用于将可编程数据采集控制器采集到的数据进行高速自动传输的DMA引擎、用于为DMA引擎在传输数据时提供数据缓冲的内部缓冲区、用于与计算机进行控制传输的端点0和与计算机进行实时传输的批量传输端点； 

所述USB3.0微处理器是USB3.0设备控制器的核心控制单元，其通过端点0与计算机上的USB3.0主机控制器相连；所述DMA引擎的数据输入接口与可编程数据采集接口相连，其数据输出接口接所述的USB3.0批量传输端点；所述启动停止控制器输出的控制信号经过可编程逻辑控制器的内部连接向高速串化解串器和光纤收发器输出控制信号；可编程数据采集控制器通过时钟信号线B、数据信号线B和控制信号线B与可编程逻辑控制器中的数据读取模块相连；所述的高速串化解串器通过时钟信号线A、数据信号线A和控制信号线A与可编程逻辑控制器中的串化解串器数据接收模块相连。 

所述串化解串器可以选用串化解串器芯片或采用IP核在可编程逻辑控制器中实现。

所述可编程逻辑控制器可以选择FPGA芯片或CPLD芯片。 

所述USB3.0设备控制器可以选用CYUSB3014芯片或采用IP核在可编程逻辑控制器中实现；所述USB3.0设备控制器通过启动停止控制器发出控制信号线C来设置高速串化解串器和光纤收发器，向其传输启动/停止信号来开启或关断光纤数据传输通道。 

所述电源模块向USB3.0设备控制器、可编程逻辑控制器、高速串化解串器、光纤收发器提供相应的电源供应。 

所述高速串化解串器通过时钟信号线A、数据信号线A和控制信号线A将并行数据传输 给串化解串器接收模块；所述时钟信号线A是来自串化解串器的恢复时钟。 

所述串化解串器数据接收模块在时钟信号线A的同步下采样数据信号线A上的数据，当数据信号线A的宽度小于数据缓存区宽度时需要对数据信号线A上的数据进行复接然后存入数据缓存区。 

所述数据缓存区用来实现不同频率之间的数据传输，它的数据输入来自串化解串器接收模块，它的数据输出到所述数据读取模块。 

所述数据读取模块通过时钟信号线B、数据信号线B和控制信号线B将数据传输给所述可编程数据采集控制器，所述数据读取模块在时钟信号线B的同步下读出数据缓存区中的数据并将数据写到数据信号线B上。 

所述可编程数据采集控制器在时钟信号线B的同步下采集数据信号线B上的数据；所述的可编程数据采集控制器、DMA引擎、内部缓冲区、USB3.0批量传输端点构成无间断数据传输通道，通过该无间断数据传输通道USB3.0设备控制器可以向与其相连的计算机无间断的传输数据；当USB3.0批量传输端点内的数据长度达到一个数据包的长度时，USB3.0设备控制器就发起向与USB3.0设备控制器相连的计算机中的USB3.0主机控制器的数据传输。 

与现有技术相比，本发明的优点是：