FPGA高速大数据量传输方法
1、板间连接
板间连接的方式是指在同一个机箱（设备）内，通过背板、金手指、BTB连接器或者短线的方式直连。
1） LVDS传输连接器选型
使用LVDS传输可以选择HJ30J系列高速微矩形连接器。该连接器主要用于板间、板与外围设备之间以及设备与设备之间，可传输千兆以太网、DVI等信号；排列密度为1.27mm×1.27mm，排列密度高，连接器采用金属屏蔽外壳，适用于超小空间内的高速差分信号传输。外形图如图1所示：
图1 HJ30J产品外形图
主要技术指标如表1所示：
表1 HJ30J主要技术指标
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项目 |
性能与指标 |
备注 |
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传输速率 |
1.65Gbps |
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机械寿命 |
500次 |
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工作温度 |
-55℃～+125℃ |
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额定电流 |
3A |
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绝缘电阻(常温) |
≥5000MΩ |
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介质耐压(海平面) |
600V |
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正弦振动 |
10～2000Hz，196m/s2 |
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随机振动 |
50～2000Hz，0.4g2/Hz |
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冲击 |
980 m/s²，6ms |
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盐雾 |
48h |
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2） SERDES传输连接器选型
使用SERDES传输可以选择SAMTEC的高速连接器。下面以SAMTEC的QTH/QSH系列为例，介绍该系列接插件的特性。该连接器的外形如图2所示：
图2 QTH/QSH系列连接器外形图
QTH/QSH为SAMTEC的高速板间连接器。可以板间连接，也可以通过HQCD/HQDP线缆进行连接。可选择型号如图3所示：
图3 SAMTEC高速连接器型号一览
连接器的传输速率如表2所示：
表2 QTH/QSH系列连接器传输速率
2、远距离连接
远距离连接指的是两个设备之间通过线缆的方式进行远距离连接。
在远距离连接的场景中，铜导线已经不能满足如此长距离，大数据量的通信，因此必须要采用光纤通信的方案。
光模块是进行光点和电光转换的光电子器件。光模块的发送端把电信号转换为光信号，接收端吧光信号转换为电信号。光模块按照封装形式分类，常见的有SFP，SFP+，XFP等。光模块的接口是完全兼容XILINX的GTP/GTX IO，接口电路如图4所示
图4 XILINX FPGA与光模块连接电路图
光模块的种类有很多，下面只针对上述提到的三种光模块作介绍。
1） SFP光模块
SFP光模块是一种小型可插拔光模块，目前最高速率可达10.3G（市面上基本为1.25G），通常与LC跳线连接。SFP光模块主要由激光器构成。SFP分类可分为速率分类、波长分类、模式分类。SFP光模块又包含了百兆SFP、千兆SFP、BIDI SFP、CWDM SFP和DWDM SFP。
2） SFP+光模块
SFP+光模块的外形和SFP光模块是一样的，传输速率可以达到10G，常用于中短距离传输。SFP+光模块是一种可热插拔的，独立于通信协议的光学收发器。
3） XFP光模块
XFP光模块是一种可热插拔的，独立于通信协议的光学收发器。速率同样可以达到10G，但是体积比SFP/SFP+光模块要大。
