[發明專利]一種LVDS轉USB3.0多通道適配器

在審

• 申請號: 202011581652.0
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112860611A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 邱曉晗;林方;王煜;司福棋
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42;G06F13/38
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 苗娟

本發明的一種LVDS轉USB3.0多通道適配器，該適配器通過增加了多路接口芯片，并且FPGA通過乒乓緩存和狀態查詢等方式，可以獨立處理各通道數據。LVDS轉USB3.0多通道適配器的USB3.0主控芯片可按照UART協議發送和接收數管控制指令，于是在適配器電路上增加了多路接口芯片。本發明成本低廉，體積小重量輕，連接和操作簡單，適用于進行一些需要頻繁移動位置的測試。一個USB接口以及一個USB設備就可完成四通道數管控制和數傳接收功能，減小了上位機軟件設計的復雜性。通道數據相互獨立、互不干擾，可以作為單通道或多通道適配器使用，提高了設計的通用性。

技術領域

本發明涉及適配器技術領域，具體涉及一種LVDS轉USB3.0多通道適配器。

背景技術

某星載光譜儀主要利用空氣中的氣體分子的窄帶吸收特性來鑒別氣體成分,并根據窄帶吸收強度來推演出微量氣體的濃度。某星載光譜儀是利用DOAS技術，通過吸收紫外波段譜線，對多種大氣污染物(例如NO2、SO2、O3和CO)進行監測和分析的衛星載荷。

星載光譜儀與星載平臺上采用的是標準航空接口，在研制過程中需要先在地面進行調試測試和調試。以往測試某星載光譜儀CCD成像電路LVDS和RS-422接口時常采用工控機和多種采集卡的方式，但是由于工控機體積大，不方便在不同工作環境下進行調試測試，此時這種工控機加裝采集卡的方式則變得極為不便利，所以需要一款簡單易連、體積小、重量輕的產品。相對于工控機，筆記本電腦則易攜帶，而筆記本最通用、方便的接口就是USB接口，于是產生了以USB3.0為接口的適配器的研制需求，LVDS轉USB3.0適配器應運而生。由于新研的某星載光譜觀測分為對地推掃與臨邊擺掃各兩個，共計四個通道CCD成像電路，于是僅支持一通道LVDS轉USB3.0適配器的方案需要四個板卡，四路USB3.0接口。因此研制了LVDS轉USB3.0多通道適配器，在不增加USB接口的前提下，增加了四路RS-422數管接口和四路LVDS數傳接口，進一步簡化地面調試的連接，增強地面調試的靈活性。

相關術語解釋：

A.USB3.0：Universal Serial Bus 3.0，是通用串行總線的簡稱，是一個外部總線標準，用于規范電腦與外部設備的連接和通訊。

B.FPGA：Field Programmable Gate Array，是現場可編程門陣列的簡稱，是一種半導體集成電路。

C.LVDS：Low Voltage Differential Signaling，是低電壓差分信號的簡稱，是一種采用極低的電壓擺幅和差分形式高速傳輸數據的協議。

D.RS-422：即EIA-422，是一系列的規定采用4線，全雙工，差分傳輸，多點通信的數據傳輸協議。

E.UART：一種通用串行數據總線，用于異步通信。

發明內容

本發明提出的一種LVDS轉USB3.0多通道適配器，可解決上述技術問題。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種LVDS轉USB3.0多通道適配器，包括1路USB3.0接口、1個FPGA、1個USB3.0主控芯片、4路RS-422接口芯片和4路LVDS接口芯片；RS-422接口芯片連接數管接口，實現輸入輸出的RS-422電平和TTL電平的相互轉換，當上位機發送數管指令時，數管接口由USB3.0主控芯片實現，FPGA收到后進行緩存，然后對各通道RS-422接口進行廣播；

各通道發送RS-422數管指令時，經由FPGA進行判斷并標記通道號后，經由USB3.0主控芯片和USB3.0接口發送至上位機；