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基於總線接口芯片SN74LVTH245A實現長距離數據傳輸系統的設計

電子設計 2020-10-16 10:38 次閲讀

在某型雷達系統中,雷達發射機控制器實時監控發射機各設備狀態並採集關鍵數據,發送給雷達中心控制計算機,並根據接收到的控制字完成對發射機點頻、調製方式等功能和狀態的控制。這就要求在發射機控制器與雷達中心機之間建立高速、可靠的連接。實踐中,兩機間的多節點數據傳輸距離不小於50m,並且發射機控制器是由PC/104構建的硬件平台,工作電壓為+5V;而中心控制計算機是基於ADSP21060構建的硬件平台,工作電壓為+3.3V。在這種前提下,兩機現有的並口、串口、USB2.0等接口顯然不能滿足要求,其他諸如以太網的實時性難以滿足要求,光纖通信通道因多節點的因素構建成本過高。基於此,本文提出了一種基於雙口RAM、總線接口芯片和差分信號傳輸的並行總線通信解決方案。

數據傳輸系統方案

基於總線接口芯片SN74LVTH245A實現長距離數據傳輸系統的設計

數據傳輸系統設計

系統工作原理可表述如下:由於DSP板工作電壓為+3.3V,PC/104板工作電壓為+5V,考慮到長線傳輸的壓降,將雙機共享的雙口RAM放在一塊專用的接口板上,該接口板與DSP板設計為板間通信,通信距離不超過50cm,故DSP板即中心控制計算機僅需要普通的總線驅動與隔離就可以完成對雙口RAM的讀寫訪問,數據通信速率可達128Mbit/s。

利用IDT70V24高8位數據與低8位數據可分別進行讀、寫控制的功能特點,將PC/104板即發射機控制器的16位數據總線設計為低8位讀、高8位寫,這樣,PC/104板訪問雙口RAM的所有信號除低8位數據線為差分接收外,其它所有如高8位數據線、地址線、讀、寫、片選均為差分輸出,所有差分信號經雙絞線傳輸到接口板上後,對應進行差分接收與驅動,將信號還原成+5V信號,所有信號經總線接口芯片SN74LVTH245A完成混合電壓總線I/O, 然後直接與雙口RAM連接,完成對雙口RAM的訪問,數據通信速率為64 Mbit/s。

在本設計中,對於雙口RAM的令牌仲裁/SEM、硬件仲裁/BUSY和中斷仲裁/INT,充分利用雙口RAM高、低8位讀寫功能,中心控制計算機寫雙口RAM低8位,讀高8位,發射機控制器寫雙口RAM高8位,讀低8位,有效避免了雙機訪問雙口RAM的讀寫衝突,使得接口邏輯更為簡單、成本更低。發射機控制器訪問雙口RAM的邏輯框圖如圖2所示。

解決的關鍵問題

設計使用差分平衡傳輸技術,解決了並行通信信號的多節點、長距離傳輸問題。工程實踐中,通信距離為50m,節點6個,在實際設計中,應注意以下幾個方面的問題。

首先,理論和實踐均證明差分信號對使用雙絞線進行傳輸性能最佳,使用屏蔽雙絞線可大大提高傳輸系統抗電磁干擾的能力。

其次,差分信號的印製板佈線是整個設計的難點,實際佈線應儘量遵循下列原則:差分信號對應儘量短、走直線,切記差分對內的線間距保持一致;差分信號對一定保持同層佈線;兩組差分信號對之間的間距最好能達到差分對間距的10倍,條件限制的情況下,在差分對與差分對之間放置接地過孔可有效減少線間串擾。

最後,差分傳輸需要在接收端進行阻抗匹配,匹配阻抗值等於差分阻抗,其典型值為100Ω,但在設計實踐中,匹配電阻應設計為容易調整的形式,具體的阻抗值應根據傳輸路徑的長短和具體的電磁干擾環境進行配置。

基於以上所述,充分利用本設計使用的雙口RAM功能特點,A機讀低8位,則B機寫低8位,A機寫高8位,則B機讀高8位,不僅使雙工的並行通信得到實現,而且從根本上解決了雙機共享雙口RAM的讀、寫衝突問題和兩側CPU在工作不穩定時的誤操作等問題。從而使得本方案的交叉事務處理設計變得相當簡單,令牌仲裁/SEM、硬件仲裁/BUSY和中斷仲裁/INT僅需要懸空或上拉即可,減少了設計成本。

總線接口芯片SN74LVTH245A是TI公司專為+5V與+3.3V混合電壓系統設計的總線接口芯片,該芯片採用+3.3V供電電源,可驅動TTL電路且不需要任何外圍接口電路,使得混合電壓接口電路設計變得簡單。

結語

本文實現的長距離數據傳輸系統,已成功應用於某型相控陣雷達中心控制計算機與發射機控制器之間的雙工並行通信,通信距離大於50m,數據通信速率最高可達128 Mbit/s。該傳輸系統工作穩定、數據通信可靠,設計成本低,為大型電子系統設備間通信提供了一種性價比較高的解決方案。

責任編輯:gt

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MC74HCT08A 具有LSTTL兼容輸入的四路2輸入AND門

MC74HC86A 四路2輸入異或門

能硅柵CMOS MC74HC86A的引腳排列與LS86相同;該器件的功能類似於MM74C86和L86,但具有不同的引腳排列。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓範圍:2至6 V 低輸入電流:1 mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC標準第7A號規定的要求 芯片複雜性: 56個FET或14個等效門 無鉛封裝可用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MC74HC86A 四路2輸入異或門

MC74HC30A 8輸入與非門

30的引腳排列與LS30完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容,帶上拉電阻,與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓範圍:2至6 V 低輸入電流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 這些是無鉛設備 電路圖、引腳圖和封裝圖
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MC74HC30A 8輸入與非門

MC74HC32A 四路或門

能硅柵CMOS MC74HC32A的引腳排列與LS32完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓範圍:2至6V 低輸入電流:1mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC標準第7A號要求 芯片複雜性:48個FET或12個等效電路蓋茨 無鉛包裝可用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MC74HC32A 四路或門

MC74HC20A 雙路4輸入與非門

20A的引腳排列與LS20完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓範圍:2 V至6 V 低輸入電流:1 uA CMOS器件的高抗噪性能 這些是無鉛設備 電路圖、引腳圖和封裝圖
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MC74HC20A 雙路4輸入與非門

MC74HC11A 三路3輸入與門

11A的引腳排列與LS11完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓範圍:2 V至6 V 低輸入電流:1 A CMOS器件的高抗噪性能 這些是無鉛設備 應用 桌面,白色商品等 電路圖、引腳圖和封裝圖
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MC74HC11A 三路3輸入與門

MC74HC10A 三路3輸入與非門

10A的引腳排列與LS10完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓範圍:2至6 V 低輸入電流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 符合要求JEDEC標準第7號A 芯片複雜性:36 FET或9個等效門 PbFree包可用 電路圖、引腳圖和封裝圖
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MC74HC10A 三路3輸入與非門

MC74HC08A 四路2輸入與門

能硅柵CMOS MC74HC08A的引腳排列與LS08完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓範圍:2至6V 低輸入電流:1mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC標準第7A號要求 芯片複雜性:24個FET或6個等效電路蓋茨 無鉛包裝* * 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MC74HC08A 四路2輸入與門

MC74HC02A 四路2輸入NOR門

能硅柵CMOS MC74HC02A的引腳排列與LS02完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓範圍:2.0至6.0 V 低輸入電流:1.0 mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC標準第7A號規定的要求 芯片複雜性: 40個FET或10個等效門 無鉛封裝可用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MC74HC02A 四路2輸入NOR門

MC74HC00A 四路2輸入與非門

輸入與非門。高性能硅柵CMOS。 MC74HC00A的引腳排列與LS00完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓範圍:2至6 V 低輸入電流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC標準第7號A要求 芯片複雜性:32個FET或8個等效門 PbFree包可用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MC74HC00A 四路2輸入與非門

MM74HCT00 四路2輸入NAND門

T00是通過使用先進的硅柵極CMOS技術製造的NAND門,可提供CMOS的固有優勢 - 低靜態功率和寬電源範圍。此器件的輸入和輸出特性以及引腳分配與標準74LS邏輯MM-4HCT器件專用於TTL和NMOS組件與標準CMOS器件之間的接口。另外,這些兼容器件也是LS-TTL器件的插件替換件,而且可用於降低現有設計的功耗。 特性 TTL,LS引腳分配和閾值兼容 快速開關:t PLH ,t PHL = 14 ns(典型值) 低功率:直流時為10μW 高扇出,10個LS-TTL負載 應用 此產品是一般用途,適用於許多不同的應用。 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MM74HCT00 四路2輸入NAND門

MM74HCT08 四路2輸入與門

T08是通過使用先進的硅柵極CMOS技術製造的邏輯功能器件,可提供CMOS的固有優勢 - 低靜態功率和寬電源範圍。此器件的輸入和輸出特性以及引腳分配與標準74LS邏輯系列兼容。保護所有輸入端,以免受到內部二極管至V CC 和地線的靜電放電損壞.MM74HCT器件專用於TTL和NMOS組件與標準CMOS器件之間的接口。另外,這些器件也是LS-TTL器件的插件替換件,而且可用於降低現有設計的功耗。 特性 TTL,LS引腳分配和閾值兼容 快速開關:t PLH ,t PHL = 12 ns(典型值) 低功率:直流時為10μW 高扇出,10 LS-TTL負載 應用 本產品是一般用途,適用於許多不同的應用。 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MM74HCT08 四路2輸入與門

MM74HCT05 六路轉換器(開路漏極)

T05是通過使用先進的硅柵極CMOS技術製造的邏輯功能器件,可提供CMOS的固有優勢 - 低靜態功率和寬電源範圍。此器件的輸入和輸出特性以及引腳分配與標準DM74LS邏輯系列兼容.MM74HCT05開路漏極六路轉換器要求增加一個外部電阻以實現有線 - 或非功能。保護所有輸入端,以免受到內部二極管至V CC 和地線的靜電放電損壞MM74HCT器件專用於TTL和NMOS組件與標準CMOS器件之間的接口。另外,這些器件也是LS-TTL器件的插件替換件,而且可用於降低現有設計的功耗。 特性 開路漏極實現有線 - 或非功能 LS- TTL引腳和闕值兼容 10 LS-TTL負載的高扇出 典型傳播延遲:t PZL (帶1 kohm阻)10 nst PLZ (帶1 kohm電阻)8 ns 應用 此產品是一般用途,適用於許多不同的應用。 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MM74HCT05 六路轉換器(開路漏極)

FSA646 2:1 MIPI D-PHY(2.5Gbps)4數據通道開關

是一款4數據通道,移動產業處理器接口(MIPI),D-PHY開關。該器件為單刀雙擲(SPDT)開關,專門針對兩個高速或低功耗MIPI信號源之間的切換進行了優化.FSA646特別針對MIPI規格設計,可連接至CSI或DSI模塊。 特性 開關類型:SPDT(10x) 信號類型: MIPI,D-PHY V CC :1.5至5.0 V 輸入信號:0至1.3 V R ON : 6Ω典型HS MIPI 6Ω典型LP MIPI △R ON :0.1Ω典型LP& HS MIPI R ON_FLAT :0.9Ω典型HS& LS MIPI I CCZ :1μA(最大值) I CC :32μA(典型值) OIRR:-24 dB(典型值) 帶寬:2500 MHz最小值 C ON :15 pF(典型值) Xtalk:-30 dB(典型值) 在相同輸出下,反向轉換的時滯:6 ps(典型值) 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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FSA646 2:1 MIPI D-PHY(2.5Gbps)4數據通道開關

NLAS3799B 模擬開關 雙DPDT 超低RON

99B是一款超低RON雙DPDT和一個0.5歐姆RON模擬開關。該器件專為低工作電壓,揚聲器輸出的高電流切換和手機應用的耳機而設計。它可以切換平衡的立體聲輸出。 NLAS3799B可以在單聲道模式下處理平衡麥克風,揚聲器,鈴聲發生器。該設備包含一個先斷後合(BBM)功能。 特性 單電源供電,1.65至4.5 V 直接來自LiON電池的功能 最大值擊穿電壓:5.5 V 低靜態功率 NLAS3799B與2.8 V芯片組的接口; NLAS3799BL與1.8 V芯片組的接口 應用 終端產品 手機揚聲器/麥克風切換 鈴聲 - 芯片/放大器切換 四個不平衡(單端)開關 立體聲平衡(推輓)切換 手機 VoIP手機 液晶電視 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NLAS3799B 模擬開關 雙DPDT 超低RON

NL3HS2222 高速USB 2.0 DPDT開關

222是一款DPDT交換機,針對便攜式系統中的高速USB 2.0應用進行了優化。它具有超低的導通電容,CON = 7.5 pF(典型值),帶寬高於950 MHz。它針對使用單個USB接口connectorto路由多種信號類型的應用進行了優化。兩個通道的CON和RON都很低,允許NL3HS2222將任何速度的USB數據傳輸信號傳遞到中等電阻的終端,如外置耳機。 應用 USB 2.0開關 電路圖、引腳圖和封裝圖
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NL3HS2222 高速USB 2.0 DPDT開關

NCP4208 同步降壓轉換器 8相 VR11.1可編程 帶I2C接口

8是一款集成電源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降壓開關穩壓控制器,可幫助設計高效率和高密度解決方案。 NCP4208可編程為1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允許構建多達8個互補降壓開關級。 特性 優勢 快速增強PWM 出色的負載轉換性能 應用 終端產品 CPU Vcor​​e 台式電腦,服務器 電路圖、引腳圖和封裝圖
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NCP4208 同步降壓轉換器 8相 VR11.1可編程 帶I2C接口