[发明专利]一种基于光纤的PXIe控制器远距离控制系统及方法

说明书

本发明属于测试测量技术领域。一种基于光纤的PXIe控制器远距离控制系统及方法，包括通过PCIe有源光缆连接的PCIe适配器以及PXIe控制器；其中，PCIe适配器包括依次连接的PCIe金手指、第一PCIe交换开关以及PCIe连接器；第一PCIe交换开关通过PCIe金手指与外部主控计算机上连接；PXIe控制器包括上游端口PCIe连接器、下游端口PCIe连接器以及第二PCIe交换开关，第二PCIe交换开关连接至PXIe机箱背板；第二PCIe交换开关还扩展出1路×4PCIe连接至下游端口PCIe连接器；本发明实现远程控制。

技术领域

本发明属于测试测量技术领域，具体涉及一种基于光纤的PXIe控制器远距离控制系统及方法，将传统的基于同轴电缆的PXIe控制器的远程控制距离由几米延伸至百米，满足测试测量领域日趋多元化的应用需求。

背景技术

随着测试应用日趋多元化，例如导弹、雷达、空间飞行器、水中兵器等领域，对具备高速数据处理能力、传输带宽和远距离传输的地面系统的需求越来越迫切。PXIe远程控制器利用高带宽的PCIe技术，实现主控计算机对自动测试系统的远程控制。由于PCIe Gen3技术的高速信号随传输速率和距离的增加导致介质损耗和高频衰减严重，目前基于同轴电缆的PXIe控制器远程控制距离有限，仅能实现几米的控制距离，难以满足测试系统对于远距离传输的迫切需求。

目前，光纤通信通过现场可编程门阵列（FPGA）实现，主要有两种实现方案：一、通过FPGA的GTX/GTH收发器和光收发模块实现，GTX/GTH收发器是FPGA内部集成的能实现高速串行数据收发的模块，且支持PCIe、光纤、千兆以太网等协议，无需协议转换，但目前大多为PCIe Gen1（2.5Gbps）/PCIe Gen2（5Gbps）速率、单通道的光纤通信，对于PCIe Gen3（8Gbps）传输速率、4 通道的光纤通信，对FPGA的GTX/GTH收发器的速率及数量要求高，开发成本大幅提高；二、通过FPGA IP核、高速串行收发器和光收发模块实现，此种方法需将PCIe协议和光纤协议进行转换，且FPGA IP核开发复杂。

另一方面，如图1所示。基于同轴电缆的PXIe控制器控制系统，采用共同时钟（Common Refclk）方式,支持展频时钟（Spread Spectrum Clock）以减小电磁干扰。共同时钟方式中，从一个基准时钟源获得100MHz时钟输入，并通过零延迟时钟缓冲器为多个端点或端口提供参考时钟。基准时钟源来源于计算机插槽的100MHz参考时钟(支持SSC)，通过零延迟时钟缓冲器为第一PCIe交换开关和PCIe连接器提供参考时钟，并通过同轴电缆传输至PXIe控制器的上游端口，通过零延迟时钟缓冲器为第二PCIe交换开关、下游端口PCIe连接器及PXIe机箱背板提供参考时钟。

基于光纤的PXIe控制器控制系统，采用独立时钟（Separate Clock）方式，由于信号技术限制，当链接长度超过7m,PCIe 标准不再支持展频时钟，采用恒定时钟（ConstantFrequency Clock）。独立时钟方式中，从多个时钟源获得时钟输入。如图2所示，100MHz恒定时钟基准时钟由PCIe时钟发生器产生，通过零延迟时钟缓冲器为第一PCIe交换开关和PCIe连接器提供参考时钟。与同轴电缆不同的是，参考时钟不能通过光纤传输，因此，PXIe控制器通过PCIe时钟发生器产生100MHz恒定时钟，通过零延迟时钟缓冲器为第二PCIe交换开关、上游端口PCIe连接器、下游端口PCIe连接器及PXIe机箱背板提供参考时钟。

再次，不同于基于同轴电缆的PXIe控制器控制系统，基于光纤的PXIe控制器远距离控制系统在光纤传输过程中无电气连接，PCIe适配器各个通道的差分发送信号无法通过共模脉冲检测PXIe控制器是否存在，从而导致PCIe适配器与PXIe控制器无法建立链接。

发明内容

针对以上基于同轴电缆的PXIe控制器远程传输距离的局限性，本发明提出一种基于光纤的PXIe控制器远距离控制系统及方法，利用光纤的传输距离远、传输带宽高及抗干扰性强等优点，大幅延长PXIe控制器的联机距离，实现可达百米的控制距离。