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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik High-Speed über lange Distanzen


Autor: A. W. (wiwil)
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Hallo zusammen,

Für einen Aufbau zum Test von optischen Komponenten im Neutronenstrahl 
suche ich eine elektrische Übertragungsmöglichkeit für etwa 200Mbit/s 
bei einer Leitungslänge von 20m.
Diese Datenübertragung soll als Vergleich zur zu testenden optischen 
Übertragung dienen, daher möchte ich eine rein elektrische Lösung haben.

Ich habe mal nachgeforscht, mit LVDS könnte man es eventuell irgendwie 
hinbekommen, die App-Note von TI werde ich mir mal genauer ansehen. Hat 
da jemand Erfahrungen mit gesammelt?
Aber vielleicht hat von euch jemand eine Idee, wie es noch viel besser 
zu realisieren ist. Möglichst große Störsicherheit wäre gut, ansonsten 
bin ich da recht flexibel.

Ich hoffe auf eure guten Ideen!

Danke im voraus.

Gruß
Andreas

Autor: Übertrager (Gast)
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Das hängt vom Signal ab. Signalkodierung RZ, NRZ? Wieviel max 
aufeinanderfolgende Nullen/Einsen?

Autor: A. W. (wiwil)
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Das ist ein guter Einwand:

Also es gibt zwei Fälle: Für den Hinweg gibt es ein codiertes Signal aus 
Clock und Daten, was bi-phase mark encoded ist: 
http://en.wikipedia.org/wiki/Biphase_mark_code

Für den Rückweg jedoch ist eine Auftrennung in Clock und Daten 
vorgesehen, das heißt, im Datensignal können auch mehrere 
aufeinanderfolgende Einsen und Nullen vorkommen.
Es handelt sich um Zufallssignale, wenn nötig, könnte ich die maximale 
Anzahl aufeinanderfolgender gleicher Bits begrenzen.

Autor: Sym (Gast)
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100 Mbit/s LAN mit 2 Lanes oder Gbit-LAN: Man benötigt nur ein einfaches 
Netzwerkkabel und kann einfach auf 100 m erweitern.

Ansonsten: Jede Art von differentieller Übertragung, ob LVDS, LVPCL. Das 
Problem ist aber, dass durch die Dämpfung das Signal so schwach werden 
kann, dass man zu knapp am Schwellwert liegt.
Dazu kommt, ob du Taktrückgewinnung aus den Daten benötigst. Falls ja, 
brauchst die eine passende Kodierung z.B. 8B10B. Ethernet ist in dieser 
Hinsicht einfach, weil man sich darum keine Gedanken machen muss, wenn 
man einen PHY kauft.

Autor: Wolfgang Heinemann (frickelkram)
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Hmmmm,
da fallen mir gleich mehrere Dinge ein, die das Ganze beeinflussen.
Störsicherheit spricht für ein Differenzsignal. Bei der Entfernung muss 
wohl auch eine Galvanische Trennung sein. Bei der Übertragungsrate hast 
Du es mit Hochfrequenz zu tun. Es gibt also kein Rechteck mehr; das 
Signal muss am Sender moduliert werden und am Empfänger rekonstruiert.
Du sagts Du möchtest optische Komponenten im Neutronenstrahl testen, ist 
es dann notwendig das Du eine echtzeitfähige Übertragung mit fester 
Taktrate hast? Muss der Takt mit einem anderen Takt in Deinem Aufbau 
synchronisiert werden?
Als Lösungsansatz würde ich mir einfach mal anschauen was es an 
Interfacebausteinen im Bereich von Gigabit Netzwerken gibt. Die Trafos 
sind sicherlich einfach zu haben, die Chips für die Anssteuerung könnten 
schon schwierger werden, weil die meistens schon in die Ethernet 
Controller integriert sind. Die alten AUI-Adapter funktioneren 
möglicherweise nicht bis zu 200MBit/s.
In der Studiotechnik wird SDI zur Übertragung von Videosignalen in 
Echtzeit eingeseetzt. Der Standard erlaubt mehr als 200MBt/s. Allerdings 
sind Encoder- und Decoder- Karten in dem Bereich recht teuer. Da musst 
duch schon mit mindestens 1200,-€ pro Interfacekarte rechnen. Diese 
Karten sind meistens mit ASICs und DSPs bestückt, also auch in der Lage 
andere Protokolle als SDI zu fahren. Der Entwicklungsaufwand für die 
Software auf dem DSP könnte aber recht hoch sein.
Spontan fällt mir die Firma DVS ein, die verkaufen programmierbare 
Videokarten mit SDI und sehr genauen Taktoszillatoren. Die müssten auch 
extern Synchronisierbar sein, z.B. über ein 1PPS Signal oder 10Mhz 
Referenztakt. http://www.dvs.de/
http://de.wikipedia.org/wiki/Serial_Digital_Interface
http://www.latticesemi.com/products/intellectualpr...

Autor: Übertrager (Gast)
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Biphase Mark Encoded ist voll i.O. Ein anderer Code der ähnlich ist, 
wäre CMI (dafür gab es früher sogar mal geeignete Schaltkreise, als PDH 
noch in war, heute müsste es eigentlich noch STM-1-LIUs geben, die das 
machen).
Für den Rückweg musst du dummerweise auch selbiges tun, d.h. dein 
Datensignal muss mit einem genügend hohen Taktsignal CMI- oder BM- 
kodiert sein.
Auf 20 m Länge sollte es LVDS über symmetrische Leitung tun. Sogar noch 
ohne Equalizer-Schaltkreise (National, Gennum, Cypress). Bei längeren 
Leitungen: Kabeltreiber vorne (Hersteller dieselben) und Equlizer 
hinten.
Das sind Schaltkreise der professionellen Videotechnik. Alte 
Schaltkreise waren z.B. von National CLC001/CLC014/CLC016 (Reclocker mit 
Takt- und Datenausgang). Heute gibt es modernere.


SDI/SDV-Technik mit Übertragung gemäß SMPTE 259 oder SMPTE 292 scheidet 
aus, da das verwendete Scramblerpolynom x^9 + x^4 + 1 nur die 
zuverlässige Übertragung von max. 20 Nullen/Einsen bzw. 19 Nullen und 
einer 1 bzw. umgekehrt garantiert (EG 34 - pathologische Pattern) - und 
das auch nur mit Schmerzen.

Autor: Übertrager (Gast)
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Äh, bei Verwendung o.g. oder modernerer Schaltkreise schafft man über 
RG-59
etwa 100 m. Es gibt aber auch Schaltkreise, die mit irgendeinem 
Belden-Kabel (Koax) auch 400 m schaffen. Dann ist aber endgültig Schluss 
bei ca 300 Mbit/s.

Autor: Wolfgang Heinemann (frickelkram)
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Hi,

Übertrager schrieb:
> Biphase Mark Encoded ist voll i.O. Ein anderer Code der ähnlich ist,
> wäre CMI (dafür gab es früher sogar mal geeignete Schaltkreise, als PDH
...
> SDI/SDV-Technik mit Übertragung gemäß SMPTE 259 oder SMPTE 292 scheidet
> aus, da das verwendete Scramblerpolynom x^9 + x^4 + 1 nur die
> zuverlässige Übertragung von max. 20 Nullen/Einsen bzw. 19 Nullen und
> einer 1 bzw. umgekehrt garantiert (EG 34 - pathologische Pattern) - und
> das auch nur mit Schmerzen.

Danke für den Hinweis! :-)

Autor: MCUA (Gast)
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Mit LVDS müsste es bei 20m noch bis max ca 1,5 Gb/s gehen (wenn nicht 
schlechtes Kabel benutzt), also weitaus mehr als die geforderten 
200Mb/s.
Mit FPGA (mit LVDS-Transc.) müsste das möglich sein.
CDR muss man natürlich machen, wenn man nicht etliche Leitungen parallel 
(mit separ. Clk-Ltg) legen will.
8b/10b Wandlung (oder 4b/5b , einfacher) sollte mit FPGA auch kein 
grosses Probl. darstellen.
Es gibt aber auch fertige LVDS-SERDES-Chips (bsp von National, TI), die 
dafür ausgelegt sind, haben meist parall. Eingänge, um z.B. von MPU-Bus 
(par) nach ser. umzuwandeln.

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