采用LabVIEW FPGA的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性

引言

西安某汽車電子有限公司生產(chǎn)的XLM油泵支架產(chǎn) 品功能測試臺設(shè)計中，有一項(xiàng)針對高度阻值（TSG）的功能測試。該測試內(nèi)容要求阻值電壓采樣與液位高度進(jìn) 行一一對應(yīng)。使用傳統(tǒng)的采集方式難以保證采集的可靠性。基予該設(shè)計要求，本文提出了一種采用LabVIEW FPGA的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，該技術(shù)能夠在高速采樣的前提下確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性。

1、數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要用于多機(jī)通信領(lǐng)域，一般在數(shù)據(jù) 交換過程中，為保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠傳輸而制定的特殊傳送規(guī)則。其傳輸過程也根據(jù)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)而不同。具體而言可分為以下幾種：

1.1 基帶、頻帶和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸

①基帶傳輸是指由數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）送出的二進(jìn)制“1”數(shù)據(jù)傳輸或“0”的電信號直接送到電路的傳輸方式。基帶信號未經(jīng)調(diào)制，可以經(jīng)過碼形變換（或波形變換）進(jìn)行驅(qū)動后直接傳輸。

②大多數(shù)傳輸信道是帶通型特性，基帶信號通不過。采用調(diào)制方法把基帶信號調(diào)制到信道帶寬范圍內(nèi)進(jìn) 行傳輸，接收端通過解調(diào)方法再還原出基帶信號的方式，稱為頻帶傳輸。

③數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸是利用數(shù)字話路傳輸數(shù)據(jù)信號的一種方式。

1.2 并行傳輸與串行傳輸

①并行傳輸是構(gòu)成字符的二進(jìn)制代碼在并行信道上同時傳輸?shù)姆绞健?/p>

②串行傳輸是構(gòu)成字符的二進(jìn)制代碼在一條信道上以位（碼元）為單位，按時間順序逐位傳輸?shù)姆绞健Ｋ?度雖慢，但只需一條傳輸信道，投資小，易于實(shí)現(xiàn)，是數(shù)據(jù)傳輸采用的主要傳輸方式。也是目前計算機(jī)通信采取的一種主要方式。

1.3 異步傳輸和同步傳輸

①異步傳輸是字符同步傳輸?shù)姆绞健．?dāng)發(fā)送1個字符代碼時，字符前面要加1個“起”信號，長度為1個碼元寬，極性為“0”，即空號極性；而在發(fā)完1個字符后面加1個“止”信號，長度為1，1.5或2個碼元寬，極性為“1”，即傳號極性。接收端通過檢測起、止信號，即可區(qū)分出所傳輸?shù)淖址Ｗ址梢赃B續(xù)發(fā)送，也可單獨(dú)發(fā)送，不發(fā)送字符時，連續(xù)發(fā)送停止信號。

②同步傳輸是位（碼元）同步傳輸方式。該方式必須在收、發(fā)雙方建立精確的位定時信號，以便正確區(qū)分每位數(shù)據(jù)信號。在傳輸中，數(shù)據(jù)要分成組（或稱幀），一幀含多個字符代碼或多個獨(dú)立碼元。在發(fā)送數(shù)據(jù)前，在每幀開始必須加上規(guī)定的幀同步碼元序列，接收端檢測出該序列標(biāo)志后，確定幀的開始，建立雙方同步。接收端DCE從接收序列中提取位定時信號，從而達(dá)到位（碼元）同步。

1.4 單工、半雙工和全雙工傳輸

單工傳輸指數(shù)據(jù)只能按單一方向發(fā)送和接收；半雙工傳輸指數(shù)據(jù)可以在2個方向傳輸?shù)荒芡瑫r進(jìn)行，即交替收、發(fā)；全雙工傳輸指數(shù)據(jù)可以在2個方向同時傳輸，即同時收和發(fā)。一般四線線路為全雙工數(shù)據(jù)傳輸，二線線路可實(shí)現(xiàn)全雙工數(shù)據(jù)傳輸。

2、復(fù)用技術(shù)

復(fù)用技術(shù)是指一種在傳輸路徑上綜合多路信道，然后恢復(fù)原機(jī)制或解除終端各信道復(fù)用技術(shù)的過程，主要包括以下幾種：

頻分復(fù)用（FDM）：載波帶寬被劃分為多種不同頻帶的子信道，每個子信道可以并行傳送一路信號。FDM 用于模擬傳輸過程。

時分復(fù)用（TDM）：在交互時間間隔內(nèi)在同一信道上傳送多路信號。TDM 廣泛用于數(shù)字傳輸過程。

碼分復(fù)用（CDM）：每個信道作為編碼信道實(shí)現(xiàn) 位傳輸（特定脈沖序列）。這種編碼傳輸方式通過傳輸唯一的時間系列短脈沖完成，但在較長的位時間中則采用時間片斷替代。每個信道，都有各自的代碼，并可以在同一光纖上進(jìn)行傳輸以及異步解除復(fù)用。

波分復(fù)用（WDM）：在一根光纖上使用不同的波長同時傳送多路光波信號。WDM 用于光纖信道。 WDM 與 FDM 基于相同原理但是它應(yīng)用于光纖信道上的光波傳輸過程。

粗波分復(fù)用（CWDM）：WDM 的擴(kuò)張。每根光纖傳送4到8種波長，甚至更多。應(yīng)用于中型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（區(qū) 域或城域網(wǎng)）。

密集型波分復(fù)用（DWDM）：WDM 的擴(kuò)展。典型的 DWDM 系統(tǒng)支持8種或以上波長。顯現(xiàn)系統(tǒng)支持上百種波長。

在數(shù)據(jù)通信中，復(fù)用技術(shù)的使用極大地提高了信道的傳輸效率，取得了廣泛地應(yīng)用。多路復(fù)用技術(shù)就是在發(fā)送端將多路信號進(jìn)行組合，然后在一條專用的物理信道上實(shí)現(xiàn)傳輸，接收端再將復(fù)合信號分離出來。多路復(fù) 用技術(shù)主要分為兩大類：頻分多路復(fù)用（簡稱頻分復(fù)用）和時分多路復(fù)用（簡稱時分復(fù)用），波分復(fù)用和統(tǒng)計復(fù)用本質(zhì)上也屬于這兩種復(fù)用技術(shù)。另外還有一些其他的復(fù) 用技術(shù)，如碼分復(fù)用、極化波復(fù)用和空分復(fù)用等。

3、基于網(wǎng)絡(luò)的傳輸

基于網(wǎng)絡(luò)的傳輸一般分為TCP/IP傳輸與UDP傳輸兩種。

UDP是簡單的面向數(shù)據(jù)報的運(yùn)輸層協(xié)議：進(jìn)程的每個輸出操作都正好產(chǎn)生1個UDP數(shù)據(jù)報，并組裝成1份待發(fā)送的IP數(shù)據(jù)報。UDP數(shù)據(jù)報封裝成1份IP數(shù)據(jù)報的格式如圖1所示。