基于以太網(wǎng)技術(shù)的光電信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)

摘 要 針對(duì)光信號(hào)檢測(cè)傳輸速率低、傳輸距離短及檢測(cè)成本高等問(wèn)題，結(jié)合EP4CE115F29C7N型芯片，設(shè)計(jì)基于以太網(wǎng)的光電信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將光電信號(hào)采集模塊采集到的信號(hào)通過(guò)AD7606采樣并進(jìn)行預(yù)處理后存儲(chǔ)到片外SDRAM，同時(shí)在UDP/IP協(xié)議基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)以太網(wǎng)通信模塊，將數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)包的方式發(fā)送到上位機(jī)，并基于LabVIEW設(shè)計(jì)光信號(hào)采集監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)上傳數(shù)據(jù)的濾波和實(shí)時(shí)檢測(cè)。通過(guò)對(duì)比輸入信號(hào)和LabVIEW監(jiān)控系統(tǒng)顯示信號(hào)的一致性，驗(yàn)證了系統(tǒng)的正確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該系統(tǒng)可以減少光檢測(cè)信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臄?shù)據(jù)損耗，提高光電信號(hào)的檢測(cè)效率，有較好的實(shí)時(shí)性和可讀性，且程序移植靈活，節(jié)約并縮短了光電檢測(cè)成本和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間。

關(guān)鍵詞 光電檢測(cè) FPGA 以太網(wǎng) UDP/IP LabVIEW

中圖分類號(hào) TN29；TN919 " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A " 文章編號(hào) 1000-3932（2024）04-0671-10

光電檢測(cè)技術(shù)作為一門新興的檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)后續(xù)的處理電路對(duì)光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，具有精度高、選擇性好、數(shù)字化等特點(diǎn)［1，2］。但是部分光信號(hào)在傳播過(guò)程中會(huì)發(fā)生衰減，且光信號(hào)的信號(hào)幅值低，易受噪聲干擾，輸出的光電信號(hào)噪聲過(guò)大，信號(hào)易失真［3］。在接收到光信號(hào)后，還需要對(duì)信號(hào)做進(jìn)一步處理，檢測(cè)效率低。因此，優(yōu)化光電信號(hào)檢測(cè)，增加檢測(cè)的可靠性、準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性顯得尤為重要［4～6］。

國(guó)內(nèi)外優(yōu)化光電檢測(cè)信號(hào)的方式可大致分為兩類：增加光電器件在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性；優(yōu)化光電檢測(cè)系統(tǒng)。前者通常可以通過(guò)無(wú)水無(wú)氧封裝、表面保護(hù)及鈍化等外部加工來(lái)實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性［7，8］，后者則需要根據(jù)具體使用條件對(duì)光電檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。除此之外，光電信號(hào)的檢測(cè)還在食品、醫(yī)療、國(guó)防和工業(yè)中應(yīng)用廣泛［9］。常用的光電檢測(cè)方式主要包括直接檢測(cè)和相干檢測(cè)兩種［10］。直接檢測(cè)技術(shù)利用光源的光強(qiáng)攜帶信息，通過(guò)包絡(luò)檢波的方式獲取接收信號(hào)的幅值信息等。根據(jù)不同需求，光電信號(hào)有不同的檢測(cè)方法，文獻(xiàn)［11］運(yùn)用自動(dòng)增益控制電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，并采用多次濾波的方式抑制背景噪聲，從而達(dá)到對(duì)反射光干涉信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的目的，該方法可以自動(dòng)調(diào)節(jié)增益，根據(jù)不同需求對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，但系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且與上位機(jī)的實(shí)時(shí)交互性較差；文獻(xiàn)［12］利用平衡偏振法實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的檢測(cè)，由于該方法對(duì)環(huán)境的依賴較大，導(dǎo)致檢測(cè)效果不穩(wěn)定；文獻(xiàn)［13］通過(guò)優(yōu)化硬件電路，增加噪聲補(bǔ)償功能，但是成本和工藝難度也有所上升。

本研究主要通過(guò)優(yōu)化光電檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)提升光電檢測(cè)過(guò)程的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，用直接檢測(cè)技術(shù)，以FPGA為數(shù)字主控核心，結(jié)合光電轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)接收的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)以太網(wǎng)UDP通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸，最后利用LabVIEW在PC端設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的實(shí)時(shí)采集功能。

1 設(shè)計(jì)方案

針對(duì)光信號(hào)檢測(cè)中檢測(cè)設(shè)備復(fù)雜、檢測(cè)過(guò)程冗長(zhǎng)及檢測(cè)成本高等問(wèn)題，設(shè)計(jì)基于FPGA的光電信號(hào)采集與檢測(cè)系統(tǒng)，方案如圖1所示，包含光電轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)字主控模塊、以太網(wǎng)通信模塊和上位機(jī)顯示模塊。

系統(tǒng)選用的是PN硅光電二極管，具有速度快、成本低、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。信號(hào)調(diào)理模塊運(yùn)用AD825系列運(yùn)算放大器將微小的光電流信號(hào)進(jìn)行放大，并對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行濾波等操作。系統(tǒng)選用的AD7606模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，具有二階抗混疊模擬濾波器，可實(shí)現(xiàn)8路16位200 kSPS同步采樣。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和以太網(wǎng)通信模塊分別選用的是IS42S16320D型SDRAM和88E1111的PHY芯片［14］。數(shù)字主控模塊選用的是Cyclone IV E系列EP4CE115F29C7N型芯片。數(shù)據(jù)通過(guò)PHY芯片傳輸?shù)缴衔粰C(jī)后，基于LabVIEW軟件設(shè)計(jì)無(wú)線光通信信號(hào)采集監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)功能。

2 硬件設(shè)計(jì)

光信號(hào)通過(guò)硅光電二極管，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳入信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行放大。本研究選用AD825作為一級(jí)放大器，AD825能在不同負(fù)載條件下維持穩(wěn)定的增益，具有高速、低成本、直流參數(shù)優(yōu)化出色等優(yōu)點(diǎn)。考慮到溫度偏移對(duì)微弱信號(hào)檢測(cè)的影響，圖2a中增加了T型反饋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，T型反饋網(wǎng)絡(luò)可以在減小溫漂誤差的同時(shí)獲得較大的放大倍數(shù)和較高的輸入電阻。AD825采用±5 V雙電源供電，便于處理PN硅光電二極管輸出信號(hào)為負(fù)電流的情況。圖2b所示的二級(jí)放大電路使用的是LF353運(yùn)算放大器，并實(shí)現(xiàn)增益100倍可調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同強(qiáng)度的電信號(hào)。

3 程序設(shè)計(jì)

光電轉(zhuǎn)換模塊將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳入A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)字主控模塊下的A/D轉(zhuǎn)換控制單元對(duì)AD7606芯片初始化并配置連接口和采樣倍數(shù)，配置完成后在AD7606芯片內(nèi)部進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并發(fā)送數(shù)據(jù)到SDRAM模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。SDRAM控制單元將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)FIFO接口存入片外SDRAM，在接收到以太網(wǎng)通信模塊請(qǐng)求數(shù)據(jù)指令后，SDRAM控制單元控制FIFO從片外SDRAM中讀出數(shù)據(jù)并傳入以太網(wǎng)通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)打包。UDP控制模塊將打包好的數(shù)據(jù)根據(jù)UDP傳輸協(xié)議傳輸?shù)絇HY芯片，PHY芯片負(fù)責(zé)與上位機(jī)進(jìn)行交互信息。根據(jù)以上流程設(shè)計(jì)的程序方案如圖3所示。

3.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊

AD7606是高速低功耗的16位8通道同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，采用單電源工作方式，最高采樣速率可達(dá)200 kSPS，內(nèi)置了模擬輸入鉗位保護(hù)、二階抗混疊模擬濾波器、采樣保持放大器、16位電荷再分配逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）［15］。

本系統(tǒng)使用并行接口模式對(duì)采集的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。圖4為并行接口模式轉(zhuǎn)換時(shí)序圖，圖5為并行接口模式通道讀取時(shí)序圖。AD7606按照?qǐng)D4時(shí)序完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，隨后將片選信號(hào)拉低進(jìn)入圖5所示的8通道數(shù)據(jù)讀取模式。

系統(tǒng)用Quartus Ⅱ設(shè)計(jì)A/D初始化和驅(qū)動(dòng)程序，Modelsim對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)程序的仿真結(jié)果如圖6所示。為與整體系統(tǒng)配合，A/D轉(zhuǎn)換模塊的時(shí)鐘采用25 MHz；ad_data為設(shè)置的輸入數(shù)據(jù)，片選信號(hào)CS拉低后通道1～8依次讀取16位數(shù)據(jù)。程序?qū)崿F(xiàn)了AD7606的模數(shù)轉(zhuǎn)換和8通道數(shù)據(jù)采集功能。

3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

SDRAM是有一個(gè)同步接口的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存，具有同步、動(dòng)態(tài)、隨機(jī)等特點(diǎn)。SDRAM通過(guò)同步時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)指令與數(shù)據(jù)的同步操作，通過(guò)電容充放電特性實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的不斷刷新，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。本系統(tǒng)SDRAM選用的是IS42S16320型芯片，芯片的行列地址輸入分別為13、10 bit，數(shù)據(jù)總線16 bit，邏輯Bank地址線BA0、BA1，總?cè)萘?4 MB，滿足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上限［16］。SDRAM控制單元是SDRAM存儲(chǔ)模塊的核心，如圖7所示，SDRAM控制單元主要分3部分：SDRAM狀態(tài)控制、SDRAM讀寫控制和SDRAM命令控制。由于SDRAM的初始化過(guò)程是一個(gè)順序的過(guò)程，因此使用狀態(tài)機(jī)對(duì)初始化過(guò)程進(jìn)行描述，初始化狀態(tài)機(jī)根據(jù)初始化的不同狀態(tài)，使SDRAM命令控制模塊發(fā)送不同的指令。為保證數(shù)據(jù)的可靠性，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的電容需定時(shí)刷新，設(shè)置一個(gè)刷新計(jì)數(shù)器對(duì)工作狀態(tài)機(jī)進(jìn)行定時(shí)刷新。由于SDRAM的讀寫涉及行激活、列讀寫、延時(shí)等，因此也用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)間的跳轉(zhuǎn)。工作狀態(tài)機(jī)處理外部寫請(qǐng)求信號(hào)和讀請(qǐng)求信號(hào)，且寫請(qǐng)求信號(hào)優(yōu)先級(jí)高于讀請(qǐng)求信號(hào)。工作狀態(tài)機(jī)會(huì)根據(jù)不同狀態(tài)輸出對(duì)應(yīng)的工作請(qǐng)求，工作狀態(tài)大致可分為讀寫控制和命令控制兩部分，讀寫控制部分控制數(shù)據(jù)線，命令控制部分控制地址線、片選、使能等控制信號(hào)線。

SDRAM讀寫時(shí)序復(fù)雜，為增加程序的復(fù)用性，將SDRAM控制單元用兩個(gè)FIFO接口封裝，分別用于信號(hào)采集數(shù)據(jù)的寫入以及以太網(wǎng)通信模塊數(shù)據(jù)的讀出。用PLL鎖相環(huán)產(chǎn)生各模塊所需要的時(shí)鐘信號(hào)，由于SDRAM芯片的工作時(shí)鐘較快，并對(duì)時(shí)序要求較高，因此給SDRAM驅(qū)動(dòng)模塊一個(gè)100 MHz的時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)考慮到FPGA內(nèi)部走線延時(shí)和PCB板走線延時(shí)，需要輸出給SDRAM時(shí)鐘一個(gè)-75°的相位偏移。SDRAM控制模塊控制FIFO寫模塊將信號(hào)采集模塊傳入的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到片外SDRAM；在以太網(wǎng)通信模塊數(shù)據(jù)打包請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)SDRAM控制模塊控制FIFO讀模塊在片外SDRAM讀出相應(yīng)數(shù)據(jù)并傳遞到以太網(wǎng)通信模塊進(jìn)行打包。

3.3 以太網(wǎng)通信模塊

以太網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種，也是目前應(yīng)用最普遍的通信技術(shù)之一，與控制局域網(wǎng)絡(luò)總線（CAN）和基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）等技術(shù)相比，具有傳輸帶寬高、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)［17］。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接口可以使用硬件方式直接使用專用網(wǎng)絡(luò)處理芯片或采用軟件方式使用高檔嵌入式處理器，但是這兩種方法成本高昂。

本系統(tǒng)采用軟、硬件結(jié)合的方式，用FPGA和PHY芯片組成硬件平臺(tái)，用Verilog編程語(yǔ)言在FPGA中實(shí)現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和PHY芯片的控制。以太網(wǎng)芯片選用88E1111型芯片，PHY芯片不斷發(fā)送脈沖信號(hào)檢測(cè)設(shè)備，以自動(dòng)協(xié)商的方式確定最快發(fā)送速度，再將FPGA中發(fā)送的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流發(fā)送到PC端。根據(jù)IEEE 802.3定義的以太網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使用MII（介質(zhì)無(wú)關(guān)接口）連接以太網(wǎng)MAC層和PHY芯片，如圖8所示，完成PHY層工作速率、接口選擇和工作模式的配置［18］。

IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)幀格式包括7 Byte前導(dǎo)碼（Preamble）、1 Byte幀起始界定符（SFD）、6 Byte目的MAC地址、6 Byte源MAC地址、2 Byte長(zhǎng)度/類型、46～1 500 Byte數(shù)據(jù)、4 Byte幀校驗(yàn)（FCS）［19］，圖9為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包一幀的幀格式，其中前導(dǎo)碼為7 Byte的0x55，幀起始界定符SFD為1 Byte的0xD5［20］。

TCP/IP采用4層體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層（圖10）。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)用層獲得的數(shù)據(jù)在傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層中依次加上UDP首部和IP首部，并在MAC層封裝為以太網(wǎng)包，最后以比特流的形式在信道中傳輸。

本系統(tǒng)中，以太網(wǎng)通信模塊負(fù)責(zé)與上位機(jī)通信，將采集到的光信號(hào)從SDRAM讀出并打包后傳輸?shù)経DP控制模塊。UDP控制包含以太網(wǎng)收發(fā)模塊和CRC校驗(yàn)?zāi)K，以太網(wǎng)收發(fā)模塊負(fù)責(zé)將接收到的打包數(shù)據(jù)加上前導(dǎo)碼、SFD、以太網(wǎng)幀頭等封裝為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包幀格式進(jìn)行發(fā)送；用CRC-32校驗(yàn)以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)，若校驗(yàn)錯(cuò)誤電腦網(wǎng)卡會(huì)直接丟棄該幀進(jìn)入空閑狀態(tài)，只有在CRC校驗(yàn)正確時(shí)數(shù)據(jù)幀才能正常發(fā)送到上位機(jī)。當(dāng)以太網(wǎng)通信模塊從PC端接收到數(shù)據(jù)，則根據(jù)協(xié)議解析數(shù)據(jù)包，由于以太網(wǎng)單次接收數(shù)據(jù)量大且發(fā)送和接收時(shí)鐘存在相位偏差，因此加入FIFO以達(dá)到緩存數(shù)據(jù)和同步時(shí)鐘的作用，以太網(wǎng)通信流程如圖11所示。

4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

本系統(tǒng)硬件部分主要由光電轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、SDRAM存儲(chǔ)芯片、以太網(wǎng)PHY芯片和數(shù)字主控芯片組成，開(kāi)發(fā)板通過(guò)網(wǎng)口和RJ45網(wǎng)線與PC端相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

為了便于檢驗(yàn)光接收模塊的正確性，設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)射模塊，可輸入已知信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)20 mW的LED，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)（圖12）。光電接收模塊通過(guò)PN光電二極管接收信號(hào)并放大輸出，傳入下位機(jī)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)（圖13），與上位機(jī)進(jìn)行信息交互。

為驗(yàn)證下位機(jī)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否滿足設(shè)計(jì)需求，將各部分硬件正確連接后把編寫的程序下載到下位機(jī)系統(tǒng)。使電腦端的IP地址和程序中的目的IP地址保持一致，并綁定下位機(jī)系統(tǒng)的MAC地址和IP地址，如圖14所示，目的IP地址192.168.1.102、源IP地址192.168.1.123，開(kāi)發(fā)板的MAC地址00-11-22-33-44-55，綁定完成后上位機(jī)就可以與下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)了。

筆者用UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信，用Wireshark抓包驗(yàn)證UDP傳輸數(shù)據(jù)的正確性，由抓包結(jié)果可知，目的IP地址和源IP地址都與設(shè)定地址相符，幀長(zhǎng)度60、單次發(fā)送數(shù)據(jù)4 Byte且數(shù)據(jù)符合UDP協(xié)議（圖15）。為查看網(wǎng)口數(shù)據(jù)的收發(fā)狀況，使用網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手顯示網(wǎng)口收發(fā)的數(shù)據(jù)，并在程

序中設(shè)定每次發(fā)送的第1個(gè)字節(jié)作為通道序號(hào)，如圖16所示。

為了增加系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，用LabVIEW設(shè)計(jì)光信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控下位機(jī)光信號(hào)采集的功能。光信號(hào)采集監(jiān)控系統(tǒng)的程序如圖17所示，程序使用LabVIEW中的UDP函數(shù)通過(guò)端口匹配和IP地址進(jìn)行開(kāi)發(fā)板和電腦端的通信連接，并以波形圖表實(shí)時(shí)刷新接收數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。

AD7606對(duì)光信號(hào)接收模塊接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并將采樣點(diǎn)傳給上位機(jī)顯示，圖18中的點(diǎn)為接收的采樣點(diǎn)，通過(guò)對(duì)采樣點(diǎn)的擬合顯示實(shí)時(shí)波形，將得到的波形與信號(hào)發(fā)射模塊的輸入信號(hào)做對(duì)比，可見(jiàn)LabVIEW上位機(jī)系統(tǒng)能夠正確采集下位機(jī)數(shù)據(jù)并以波形的形式實(shí)時(shí)顯示。證明本系統(tǒng)可以完成對(duì)光信號(hào)的采集、濾波、放大、存儲(chǔ)、以太網(wǎng)通信以及上位機(jī)LabVIEW的實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到了預(yù)期效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于以太網(wǎng)技術(shù)的光電信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)光電信號(hào)的采集，同時(shí)結(jié)合LabVIEW設(shè)計(jì)了無(wú)線光通信信號(hào)采集監(jiān)控系統(tǒng)。測(cè)試結(jié)果表明本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠且以太網(wǎng)傳輸速率高、丟包率低，提高了光信號(hào)的采集效率，并具有系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)周期短、傳輸精度高、傳輸速度快及程序移植性高等優(yōu)點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)完全用硬件語(yǔ)言描述設(shè)計(jì)UDP/IP協(xié)議，占用資源少、縮短了開(kāi)發(fā)流程且可靈活使用，降低了實(shí)驗(yàn)成本。并在上位機(jī)結(jié)合LabVIEW設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可讀性，可為需要快速采集并讀取光信號(hào)的環(huán)境提供幫助。

參 考 文 獻(xiàn)

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［3］ 段翠翠，欒學(xué)德.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的微弱光電信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)研究［J］.激光雜志，2022，43（5）：187-191.

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（收稿日期：2023-07-10，修回日期：2023-08-09）

Photoelectric Signal Detection System Based on Ethernet Technology

YU Bo， SHEN Jia-yi， ZHAN Qiang， LV Xiu-li

（School of Physics and Electronic Engineering， Northeast Petroleum University）

Abstract " Aiming at the low transmission rate， short transmission distance and high detection cost of the optical signals， a photoelectric signal detection system based on Ethernet was designed based on Altera EP4CE115F29C7N chip. In this system， the signals collected by the photoelectric signal acquisition module was sampled and preprocessed by AD7606 and stored in the off-chip SDRAM. Meanwhile， based on the UDP/IP protocol， Ethernet communication module was designed and the data was sent to the upper computer via the data packet， including having LabVIEW based to design optical signal acquisition and monitoring system to realize uploaded data filtering and real-time detection. Through comparing the consistency between input signal and display signal of the LabVIEW monitoring system， the correctness of the system was verified. The experimental results show that， the system can reduce the data loss of optical detection signals in long-distance transmission， improve detection efficiency of the photoelectric signals， have good real-time performance and readability and the program can be flexibly transplanted and it can save and shorten optical detection cost and system development time.

Key words " photoelectric detection， FPGA， Ethernet， UDP/IP， LabVIEW

基金項(xiàng)目：黑龍江省教育科學(xué)規(guī)劃重點(diǎn)課題（批準(zhǔn)號(hào)：GJB1421131）資助的課題；黑龍江省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：SJGY20210110）資助的課題。

作者簡(jiǎn)介：于波（1968-），教授，從事信號(hào)處理、振動(dòng)故障診斷技術(shù)等的研究。

通訊作者：沈佳怡（1998-），碩士研究生，從事光電檢測(cè)、光通信等的研究，1317529175@qq.com。

引用本文：于波，沈佳怡，戰(zhàn)強(qiáng)，等.基于以太網(wǎng)技術(shù)的光電信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)［J］.化工自動(dòng)化及儀表，2024，51（4）：671-680.