一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置，通过选用由BCM53426芯片和BCM54240芯片组成的核心交换电路，支持1588V2时间戳、步进透明时钟和同步以太网，减少传输时延；集成了万兆光模块和千兆以太网传输线，万兆光模块采用SFF接口与BCM53426芯片电性连接，BCM53426采用SGMII接口与BCM54240芯片信号连接以及BCM54240芯片通过RJ45连接千兆以太网传输线组成千兆以太网传输链路，SGMII接口不需要另外的时钟，传输速率是MII/RMII接口的40/20倍，且PCB布线简单；整个装置可以增加声呐水下数据传输模块数据通道、提高传输速率、降低传输时延。

A Sonar Underwater Multichannel High Speed and Low Delay Data Transmission Device

The utility model proposes a sonar underwater multi-channel high-speed and low-delay data transmission device, which supports 1588V2 timestamp, step transparent clock and synchronous Ethernet by selecting a core switching circuit composed of BCM53426 chip and BCM54240 chip to reduce transmission delay, integrates a gigabit optical module and a Gigabit Ethernet transmission line, and a gigabit optical module uses SFF interface and a BCM53426 chip. Electrical connection, BCM53426 uses SGMII interface and BCM54240 chip signal connection and BCM54240 chip through RJ45 connection Gigabit Ethernet transmission line to form Gigabit Ethernet transmission link. SGMII interface does not need another clock, transmission rate is 40/20 times of MII/RMII interface, and PCB wiring is simple; the whole device can increase the data channel of sonar underwater data transmission module and improve transmission. Rate, reduce transmission delay.

【技术实现步骤摘要】
一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置
本技术涉及声呐水下数据传输领域，尤其涉及一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置。
技术介绍
现有的声呐水下数据传输模块主要应用于单个水下数据节点的数据传输，即一个采集板对应一个光电数据转换板。具体方案为采集板将水听器输出的模拟小信号进行放大、滤波调理，将调理之后的信号输入给高采样率的AD转换电路，AD转换电路将模拟信号转换为数字信号方便进行数字化传输和处理，通过百兆以太网传输技术，将数据从采集模块传输到数据传输模块，数据传输模块把采集板输出的数字电信号转换为光信号，通过千兆光纤技术进行长远距离的传输，在下一级光复用模块把多个数据传输模块输出的光信号通过波分复用技术复用到一根光纤上传输到水面的信号处理机，信号处理机将收到的光信号恢复为电信号，处理之后显示输出，至此就形成一个完整的水声信号传输链路。现有的传输模块只有一个传输通道，只能传输一个采集模块的数据，现代水下声呐阵布置了大量的采集模块，需要数量庞大的传输模块和线缆传输数据，线缆和传输板占据了大量的空间，严重制约了声呐阵的扩展且布阵更加复杂和繁琐，增加了布阵的成本和时间，现有技术传输通道少、传输速率低、传输延时大等缺点。随着数字器件的飞速发展，采集系统的相关性能指标如计算速度和通信带宽都有了很大提高，使得数字采集系统得到广泛普遍应用，采集到的数据更加精确化和多样化，这就需要声呐系统有更快的传输速率与之配合，而现有的传输模块为百兆以太网(100BASE-TX)电口+千兆以太网(1000BASE-X)光口的组合，已经不能满足声呐系统日益增长的速率要求，需要开发新一代速率更快的传输模块进行替代。现需一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提出了一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置。本技术的技术方案是这样实现的：本技术提供了一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置，其包括电源电路、核心交换电路和RJ45，还包括万兆光模块和千兆以太网传输线；核心交换电路包括相互电性连接的Switch芯片和PHY芯片，核心交换电路支持1588V2协议，采用PTP校时，工作在透明时钟工作模式；万兆光模块通过若干个SFF接口与Switch芯片进行通信，Switch芯片和PHY芯片通过若干个SGMII接口进行数据交互，PHY芯片通过若干个RJ45接口连接千兆以太网传输线，与下级节点组成千兆以太网数据链路进行通信，电源电路分别与核心交换电路和万兆光模块电性连接。在以上技术方案的基础上，优选的，万兆光模块为SFF光模块，SFF接口包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电感L1；Switch芯片的SDA、SCL、TXDis引脚分别与SFF光模块的SDA、SCL、TXDis接口一一对应电性连接，电阻R1的一端和电阻R2的一端分别与Switch芯片的SDA、SCL引脚电性连接，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端接电源电路，Rx-和Rx+引脚分别与电容C4的负极和电容C5的负极一一对应电性连接，Switch芯片的Tx-和Tx+引脚分别与电容C6的正极和电容C7的正极一一对应电性连接，电容C4的正极和电容C5的正极分别与SFF光模块的Rx-和Rx+接口一一对应电性连接，电容C6的负极和电容C7的负极分别与SFF光模块的Tx-和Tx+接口一一对应电性连接，SFF光模块的接电源的接口分别与电容C1的正极、电容C2正极和电感L1的一端电性连接，电感L1的另一端分别与电源电路和电容C3的正极电性连接，电容C1的负极、电容C2的负极和电容C3的负极均接地。在以上技术方案的基础上，优选的，Switch芯片和PHY芯片通过四个SGMII接口进行数据交互；PHY芯片的一组数据输入和数据输出引脚分别与Switch芯片的一组输出和输入引脚一一对应电性连接形成一个SGMII接口，PHY芯片的四组数据输入和数据输出分别与Switch芯片的四组数据输出和数据输入电性连接。在以上技术方案的基础上，优选的，还包括网络变压器；PHY芯片通过网络变压器连接4个RJ45接口连接千兆以太网传输线，与下级节点组成千兆以太网数据链路进行通信；PHY芯片的四组TDP/N_0、TDP/N_1、TDP/N_2和TDP/N_3接口与四个网络变压器一一对应电性连接，网络变压器分别与四个RJ45接口一一对应电性连接。更进一步优选的，还包括POE供电模块；POE供电模块包括提供电源的供电设备PSE；PSE的out+和out-引脚分别与网络变压器的TPCT0和TPCT1一一对应电性连接。在以上技术方案的基础上，优选的，还包括存放启动文件和配置以太网交换机芯片寄存器信息的SPIFlash闪存芯片；SPIFlash闪存芯片的片选端、串行时钟端、数据输入端、数据输出端、输入使能端和写输入保护端分别与Switch芯片的片选端、串行时钟端、数据输入端、数据输出端、输入使能端和写保护输入端一一对应电性连接。在以上技术方案的基础上，优选的，电源电路包括48V电压转5V的电源转换器、5V转3.3V的电源转换器、5V转1V的电源转换器和5V转1.8V的电源转换器；48V电压转5V的电源转换器的输入端外接48V电源，输出端输出5V电压到5V转3.3V的电源转换器、5V转1V的电源转换器和5V转1.8V的电源转换器的输入端，5V转3.3V的电源转换器的输出端输出3.3V电压，5V转1V的电源转换器的输出端输出1V电压，5V转1.8V的电源转换器的输出端输出1.8V电压；5V转3.3V的电源转换器的输出端与电感L1的另一端和电容C3的正极电性连接，5V转3.3V的电源转换器的输出端分别与电阻R1的另一端和电阻R2的另一端电性连接，5V转3.3V的电源转换器的输出端与N25Q256A13ESF40F芯片的VCC管脚电性连接。在以上技术方案的基础上，优选的，Switch芯片为BCM53426，PHY芯片为BCM54240。本技术的相对于现有技术具有以下有益效果：(1)通过选用由BCM53426芯片和BCM54240芯片组成的核心交换电路，可以支持多种本地接口，支持1588V1和V2时间戳、步进透明时钟和同步以太网以及OAM，可以减少传输时延；(2)集成了万兆光模块和千兆以太网传输线，可以提高传输速率，万兆光模块采用SFF接口与BCM53426芯片电性连接，BCM53426采用SGMII接口与BCM54240芯片信号连接以及BCM54240芯片通过RJ45连接千兆以太网传输线组成了千兆以太网传输链路，采用SGMII接口不需要提供另外的时钟，传输速率是MII/RMII接口传输速率的40/20倍，且PCB布线简单，更适用于高速背板领域；(3)通过采用POE供电模块，可以给给采集节点提供电源，同时可以传输数据、同步信号和时钟，大大简化采集传输系统结构，提升系统可靠性；(4)整个装置可以增加声呐水下数据传输模块数据通道、提高传输速率、降低传输时延。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置，其包括电源电路、核心交换电路和RJ45，其特征在于：还包括万兆光模块和千兆以太网传输线；所述核心交换电路包括相互电性连接的Switch芯片和PHY芯片，核心交换电路支持1588V2协议，采用PTP校时，工作在透明时钟工作模式；所述万兆光模块通过若干个SFF接口与Switch芯片进行通信，Switch芯片和PHY芯片通过若干个SGMII接口进行数据交互，PHY芯片通过若干个RJ45接口连接千兆以太网传输线，与下级节点组成千兆以太网数据链路进行通信，电源电路分别与核心交换电路和万兆光模块电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置，其包括电源电路、核心交换电路和RJ45，其特征在于：还包括万兆光模块和千兆以太网传输线；所述核心交换电路包括相互电性连接的Switch芯片和PHY芯片，核心交换电路支持1588V2协议，采用PTP校时，工作在透明时钟工作模式；所述万兆光模块通过若干个SFF接口与Switch芯片进行通信，Switch芯片和PHY芯片通过若干个SGMII接口进行数据交互，PHY芯片通过若干个RJ45接口连接千兆以太网传输线，与下级节点组成千兆以太网数据链路进行通信，电源电路分别与核心交换电路和万兆光模块电性连接。2.如权利要求1所述的一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置，其特征在于：所述万兆光模块为SFF光模块，SFF接口包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电感L1；所述Switch芯片的SDA、SCL、TXDis引脚分别与SFF光模块的SDA、SCL、TXDis接口一一对应电性连接，电阻R1的一端和电阻R2的一端分别与Switch芯片的SDA、SCL引脚电性连接，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端接电源电路，Rx-和Rx+引脚分别与电容C4的负极和电容C5的负极一一对应电性连接，Switch芯片的Tx-和Tx+引脚分别与电容C6的正极和电容C7的正极一一对应电性连接，电容C4的正极和电容C5的正极分别与SFF光模块的Rx-和Rx+接口一一对应电性连接，电容C6的负极和电容C7的负极分别与SFF光模块的Tx-和Tx+接口一一对应电性连接，SFF光模块的接电源的接口分别与电容C1的正极、电容C2正极和电感L1的一端电性连接，电感L1的另一端分别与电源电路和电容C3的正极电性连接，电容C1的负极、电容C2的负极和电容C3的负极均接地。3.如权利要求1所述的一种声呐水下多通道高速低延时数据传输装置，其特征在于：所述Switch芯片和PHY芯片通过四个SGMII接口进行数据交互；所述PHY芯片的一组数据输入和数据输出引脚分别与Switch芯片的一组输出和输入引脚一一对应电性连接形成一个SGMII接口，PHY芯片的四组数据输入和数据输出分别与Switch芯片的四组数据输出和数据输入电性连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄高进，许乔，杜天为，
申请(专利权)人：武汉海晟科讯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42