采用LabVIEW FPGA的数据传输技术可确保数据传输的稳定性与可靠性

引言

西安某汽车电子有限公司生产的XLM油泵支架产品功能测试台设计中，有一项针对高度阻值（TSG）的功能测试。该测试内容要求阻值电压采样与液位高度进行一一对应。使用传统的采集方式难以保证采集的可靠性。基予该设计要求，本文提出了一种采用LabVIEW FPGA的数据传输技术，该技术能够在高速采样的前提下确保数据传输的稳定性与可靠性。

1、数据传输

数据传输技术主要用于多机通信领域，一般在数据交换过程中，为保证数据的稳定可靠传输而制定的特殊传送规则。其传输过程也根据传输的物理介质而不同。具体而言可分为以下几种：

1.1 基带、频带和数字数据传输

①基带传输是指由数据终端设备（DTE）送出的二进制“1”数据传输或“0”的电信号直接送到电路的传输方式。基带信号未经调制，可以经过码形变换（或波形变换）进行驱动后直接传输。

②大多数传输信道是带通型特性，基带信号通不过。采用调制方法把基带信号调制到信道带宽范围内进行传输，接收端通过解调方法再还原出基带信号的方式，称为频带传输。

③数字数据传输是利用数字话路传输数据信号的一种方式。

1.2 并行传输与串行传输

①并行传输是构成字符的二进制代码在并行信道上同时传输的方式。

②串行传输是构成字符的二进制代码在一条信道上以位（码元）为单位，按时间顺序逐位传输的方式。速度虽慢，但只需一条传输信道，投资小，易于实现，是数据传输采用的主要传输方式。也是目前计算机通信采取的一种主要方式。

1.3 异步传输和同步传输

①异步传输是字符同步传输的方式。当发送1个字符代码时，字符前面要加1个“起”信号，长度为1个码元宽，极性为“0”，即空号极性；而在发完1个字符后面加1个“止”信号，长度为1，1.5或2个码元宽，极性为“1”，即传号极性。接收端通过检测起、止信号，即可区分出所传输的字符。字符可以连续发送，也可单独发送，不发送字符时，连续发送停止信号。

②同步传输是位（码元）同步传输方式。该方式必须在收、发双方建立精确的位定时信号，以便正确区分每位数据信号。在传输中，数据要分成组（或称帧），一帧含多个字符代码或多个独立码元。在发送数据前，在每帧开始必须加上规定的帧同步码元序列，接收端检测出该序列标志后，确定帧的开始，建立双方同步。接收端DCE从接收序列中提取位定时信号，从而达到位（码元）同步。

1.4 单工、半双工和全双工传输

单工传输指数据只能按单一方向发送和接收；半双工传输指数据可以在2个方向传输但不能同时进行，即交替收、发；全双工传输指数据可以在2个方向同时传输，即同时收和发。一般四线线路为全双工数据传输，二线线路可实现全双工数据传输。

2、复用技术

复用技术是指一种在传输路径上综合多路信道，然后恢复原机制或解除终端各信道复用技术的过程，主要包括以下几种：

频分复用（FDM）：载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号。FDM 用于模拟传输过程。

时分复用（TDM）：在交互时间间隔内在同一信道上传送多路信号。TDM 广泛用于数字传输过程。

码分复用（CDM）：每个信道作为编码信道实现位传输（特定脉冲序列）。这种编码传输方式通过传输唯一的时间系列短脉冲完成，但在较长的位时间中则采用时间片断替代。每个信道，都有各自的代码，并可以在同一光纤上进行传输以及异步解除复用。

波分复用（WDM）：在一根光纤上使用不同的波长同时传送多路光波信号。WDM 用于光纤信道。 WDM 与 FDM 基于相同原理但是它应用于光纤信道上的光波传输过程。

粗波分复用（CWDM）：WDM 的扩张。每根光纤传送4到8种波长，甚至更多。应用于中型网络系统（区域或城域网）。

密集型波分复用（DWDM）：WDM 的扩展。典型的 DWDM 系统支持8种或以上波长。显现系统支持上百种波长。

在数据通信中，复用技术的使用极大地提高了信道的传输效率，取得了广泛地应用。多路复用技术就是在发送端将多路信号进行组合，然后在一条专用的物理信道上实现传输，接收端再将复合信号分离出来。多路复用技术主要分为两大类：频分多路复用（简称频分复用）和时分多路复用（简称时分复用），波分复用和统计复用本质上也属于这两种复用技术。另外还有一些其他的复用技术，如码分复用、极化波复用和空分复用等。

3、基于网络的传输

基于网络的传输一般分为TCP/IP传输与UDP传输两种。

UDP是简单的面向数据报的运输层协议：进程的每个输出操作都正好产生1个UDP数据报，并组装成1份待发送的IP数据报。UDP数据报封装成1份IP数据报的格式如图1所示。