摘要：长途监控技能的运用跟着日益开展的现代安防技能而变得越来越广泛。而由光纤作为传输介质的数字光端机，已经成为长途监控运用中的首选。本文具体介绍了数字光端机的架构与作业原理，完结依据CPLD的无紧缩2路视频传输，2路音频传输和一路反向数据传输的数字光端机的规划。试验证明，体系作业功用安稳牢靠，实时传输作用好，可广泛运用于安防职业。
杂乱可编程逻辑器材(CPLD)是一种用户依据各自需求而自行结构逻辑功用的数字集成电路。它在现代数字通信体系中，其作用仍是适当重要的。因为其编程灵敏、规划开发周期短与先进的开发工具等特色使得对整个体系的规划调试周期大大缩短。并且对基带信号和整个体系的操控也能处理的很好。Altera公司推出的MAX II系列芯片EPM240T100C5
是一款性价比很高的CPLD芯片。共有240个逻辑单元，192个等效宏单元，内置8192bit的Flash，80个I/O口，低功耗，能满意大部分规划的需求。
数字光端机具有传输信号质量高，没有模仿调频、调相、调幅光端机多路信号同传时交调搅扰严峻、简略受环境搅扰影响、传输质量低质、长时间作业安稳性差的缺陷。它是将多路模仿基带的视频、音频、数据进行高分辨率数字化，构成高速数字流，然后将多路数字流进行复用，经过发射光端机进行发射，然后经过另一端的接纳光端机进行接纳，解复用，康复成各路数字化信号，再经过数字模仿改换，康复成模仿视频、音频、数据信号。本文完成了依据CPLD的无紧缩2路视频传输，2路音频传输和一路反向数据传输的数字光端机规划。
1 体系结构与作业原理
数字光端机的发射端作业原理：首要对视频图画信号(PAL/NTSC制式)和音频信号进行收集，转化为低速模仿信号。然后体系将2路无紧缩视频信号和2路音频信号进行高分辨率的数字化，构成高速数字流，然后将多路数字流经过CPLD器材，运用Verilog HDL语言和时分复用的思维，完成正向数据的一次复接。最终将复接后的并行数据经过串化器转化为LVDS(低压差分信号)，构成高速差分信号后，经过光电一体模块进行发送。假如正常发送，则将通道信号灯点亮，不然，阐明传输不正常。以及接纳传输过来的数据信号，进行曼彻斯特解码操作后，发送到相应的接纳器材上，调查成果。
数字光端机的接纳端作业原理：首要进行数据的接纳。然后依照时分复用的发送规矩解复用，别离得到各自的数据。最终再经过数模转化，电平转化康复成模仿视频，音频信号。发送到各自相应的器材上，调查成果。假如能正常接纳及转化，则将相应通道信号灯点亮，不然，阐明输出不正常。以及将一路数据信号进行曼彻斯特编码，并发送到光电一体模块上进行发送。
2 体系模块规划与完成
数字光端机包括以下几个模块：视频模块、音频模块、数据模块、并串/串并转化模块、光电一体模块等。
2.1 视频模块
数字光端机发射端视频模块完成的功用是将摄像头收集到的低速模仿信号进行扩大、滤波、钳位、并模数转化，为CPLD供给可用于一次复接的数字信号。数字光端机接纳端
视频模块完成的功用是将CPLD二次解复用的数字信号进行数模转化，转化为模仿信号后再进行扩大，发送到监控设备上。
模数转化部分选用ANALOG DEVICES公司的A/D转化芯片AD9280。它是一个单电源供电，8-bit，32MSPS采样速率的单片%&&&&&%。并是集采样、坚持、扩大和电压参阅于一体的模数转化器。内置钳位功用，但因为SGM9123具有钳位功用，则AD9280的Clamp引脚接地。由SGM9123输入的模仿视频信号所发生的8位并行数据，不经过编码和紧缩等处理，直接送入CPLD芯片进行时分复用处理。
数模转化部分选用ANALOG DEV%&&&&&%ES公司的D/A转化芯片AD9708。它的采样速率高达125MSPS，是8位并行数据输入，差分电流输出，高输出阻抗的数模转化器。将经过D/A转化后发生的差分电流，进行缓冲扩大等操作后，即可送入监控设备检查成果。这儿进行的扩大等操作所运用的芯片仍是SGM9123。具体操作，请参照上述阐明。视频模块总体规划，可参阅图3。
2.2 音频模块
音频模块运用的是运算扩大器芯片MAX4477。它是具有宽频带，低噪声，低失真，轨对轨输出，和支撑单电源供电(2.7～5 V)等特性的运算扩大器。
模数转化部分选用的是音频A/D转化芯片CS5340。它是一个5阶多位Delta—Sigma调制器，3.3～5 V电压供电，支撑取样频率从32～192 kHz，是24位双通道立体声ADC。
数模转化部分选用Cirrus Logic公司的音频D/A转化芯片CS4334。它是完好的立体声DAC体系，包括插值，1-bit D/A转化和输出模仿滤波。它具有5 V单电源供电，片上数字去加剧，24位转化和支撑所用干流音频数据接口格局的特性。
扩大模块部分选用双音频运算扩大器芯片LM833。它具有低噪声，高速和宽频带等特性。它扩大传输过来的模仿音频信号，并输送到相应的设备中，并调查成果。
2.3 数据模块
本规划的发射端和接纳端都选用的是德州仪器(TI)公司推出的RS-485数据总线半双工收发器材SN65HVD3082E。它具有5 V电源供电，契合TIA/EIA-485A规范，传输速率最高位200 Kbps，低静态功耗，总线引脚ESD(静电开释)保护高达15 kV等特色。数据模块的规划，其流程图为图4所示。
因为该路数据的最高传输速率仅为200 kb/s，而光纤自身是相似带通的通道，不像双绞线或低通信道，所以直接传输低速率的数据信号会构成许多误码，是不可取的，所以本规划选用了曼彻斯特编解码技能。它是将时钟和数据包括在数据流中，在传输代码信息的一同，也将时钟同步信号一同传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流重量，因而具有自同步才能和杰出的抗搅扰功用，合适光纤传输。曼彻斯特编码完成，可参阅以下代码：
其仿真成果为图5所示。
2.4 并串/串并模块
数字光端机发射端串化模块完成的功用是，在经过视频和音频信号进行一次复用后，输出10位并行数据。有必要再经过串化操作，将10位并行数据经过高分辨率的数字化构成高速数字流，输入到光电一体模块进行电光转化后，再经过光纤进行传输。数字光端机接纳端解串模块完成的功用是，首要对传输过来的高速差分信号，进行解串操作，即一次分接。之后，变成CPLD可辨认的低速数字信号。然后再依据发射端时分复用的规矩来解复用，即二次分接。之后，别离出视频、音频信号，并将其传送到相应的监控设备上。
串化器能将输入的10位并行数据转化为具有内嵌时钟的高速差分数据流，再经过光电一体模块转化为光信号并经过光纤发送到对端。解串器在与串化器同步后，能重建并行时钟，并将并串转化后的数据传送给CPLD芯片进行处理。假如是处于随机确定同步形式下，解串器还能作业在Open—Loop运用下和有才能支撑带电热插拔。光端机接纳端对数据分接部分的处理，可参阅以下代码：
2.5 光电一体模块
本模块首要完成的功用是，在发射端完结对信号的串化操作后，将高速数字差分信号转化为光信号，并经过光纤发送到对端。而接纳端是，接纳来自光纤传输过来的信号，将其转化为数字信号，以便进行解串操作等进一步处理。本规划选用的是1.25G/84 M 1X9 Transceiver，单模单纤双向光电收发一体模块。它能够经过单纤完成双向传输，1.25G为视频、音频信号传输，84 M为反向数据传输。经过33 V/5 V供电，传输波长为1310/1550。
3 测验剖析
本次规划，首要测验了各个模块是否能正常作业。包括音视频数据和反向数据是否能正常传输，发送是否安稳，发送频率是否契合要求等方面。经测验剖析后，视频带宽为
8 MHz;反向数据传输速率最高可到达200 kbps;传输间隔最高可达20 km，1.25G/84 M的传输速率;满意规划需求。最终显现的成果如图6所示，证明数据能正常发送且安稳，图画明晰。
4 结束语
本次长途监控体系的规划与研发，完成了各个监控点和总监控室的信号长途传输。确保了信号实时传输、安稳显现以及画面声响质量明晰等功用。还能将各个监控点收集到的视频和音频信号经过收集卡存储下来。该设备简略，成本低，便于保护且抗搅扰才能强，因而本体系具有较好的试验作用和商场运用价值。
