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基于USB技术的OTDR研究

作 者: 胡文纲
导 师: 万生鹏
学 校: 南昌航空大学
专 业: 光学工程
关键词: USB ISP1362 C#3.0 小波包 近似熵
分类号: TN253
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 43次
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内容摘要


随着光纤技术的不断发展,光纤的应用领域也愈来愈广泛。从军用到民用,已经与人们的日常生活和工作息息相关。光纤通信技术利用了光纤损耗低、带宽大、抗干扰性强、耐高压等优点,成为了现代通信领域的主流一代。光纤通信的发展,同时也推动了光纤测试技术的不断进步。OTDR(光时域反射仪)作为一种光纤测试仪器,在光纤通信和光纤监测等领域获得了广泛的应用。而随着计算机技术和电子技术的迅猛发展,对OTDR性能要求越来越多样化,目前,USB是应用非常广泛的一种总线接口,与其它接口相比,它具有热插拔、即插即用、速率快、使用方便、价格便宜等优点,成为测试器件的一种主要方式。本文研究了一种基于USB和PC机的OTDR,把计算机技术和光纤测试技术结合起来,充分利用了计算机的信息处理能力。通过USB接口来实现FPGA和主机间的通信。本文选用飞利浦公司的ISP1362系列作为USB控制芯片,此芯片的最大特点是符合了OTG(OnTheGo)规范。USBOTG是对USB2.0协议的补充,它具有双功能特性,即同时具有USB主机功能和USB设备功能,能够实现角色的动态转换。数据采集系统以FPGA为核心,在QuartusII环境下,运用VerilogHDL语言来实现对采样的时钟控制以及对USB的控制流程。上位机软件选用VisualStudio2008环境下的C#3.0,是一种全新的面向对象的编程语言,主要完成对控制界面、USB设备识别、USB设备读写等程序编写。最后,对USB接口输入的OTDR数据进行分析。采用小波包技术对得到的信号进行去噪,利用小波模极大值对OTDR曲线中的突变事件进行定位;同时引进近似熵定量表征信号的无序程度,以评估小波去噪程度。结果表明,利用小波包技术能有效消除噪声并保持原有信号突变的性质。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 研究现状  9-12
  1.3 论文内容安排  12-13
第2章 OT DR 基本原理  13-21
  2.1 概述  13
  2.2 光纤衰减机理  13-14
  2.3 瑞利散射  14-15
  2.4 菲涅尔反射  15-17
  2.5 OTDR的测试原理  17-19
    2.5.1 原理综述  17-18
    2.5.2 OTDR测试曲线特征  18-19
  2.6 本章小结  19-21
第3章 USB技术研究  21-46
  3.1 系统总线选择  21-23
  3.2 USB系统描述  23-26
    3.2.1 USB总线结构  23-24
    3.2.2 USB主机  24-25
    3.2.3 USB设备  25
    3.2.4 集线器  25-26
    3.2.5 USB电缆  26
  3.3 USB总线协议  26-29
    3.3.1 包格式  26-28
    3.3.2 数据字段格式  28-29
    3.3.3 数据交换格式  29
  3.4 USB传输类型  29-34
    3.4.1 控制传输  30-31
    3.4.2 中断传输  31-32
    3.4.3 批量传输  32-33
    3.4.4 实时传输  33
    3.4.5 四种传输类型总结  33-34
  3.5 USB控制芯片的选择  34-43
    3.5.1 USB控制芯片的构成  34-35
    3.5.2 USB芯片的构架  35-36
    3.5.3 ISP1362芯片介绍  36-39
    3.5.4 OTG技术  39-43
  3.6 固件与驱动程序介绍  43-44
    3.6.1 固件介绍  43-44
    3.6.2 驱动程序介绍  44
  3.7 小结  44-46
第4章 数据采集系统设计  46-57
  4.1 采集系统框图  46
  4.2 AD转换模块  46-48
    4.2.1 芯片介绍  46-47
    4.2.2 工作原理  47-48
  4.3 FPGA模块  48-51
    4.3.1 CycloneII器件可编程FPGA芯片  48-49
    4.3.2 EP2C70F896CN简介  49-51
  4.4 FPGA与USB通信  51-56
    4.4.1 硬件设计  51-53
    4.4.2 软件设计  53-56
  4.5 小结  56-57
第5章 上位机应用程序设计和实验数据分析  57-67
  5.1 上位机应用程序设计  57-62
    5.1.1 识别USB设备  58-60
    5.1.2 读取USB设备数据  60-62
  5.2 实验数据处理  62-66
    5.2.1 理论分析  63-64
    5.2.2 结果分析  64-66
  5.3 小结  66-67
第6章 总结和展望  67-68
  6.1 总结  67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-71
发表论文和参加科研情况说明  71-72
致谢  72-73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 波导光学与集成光学 > 光纤元件
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