沈云飞

（北方工业大学信息学院，北京100144）

可见光通信（Visible Light Communication，VLC）是一种新型的无线通信方式，由于使用波长范围在400nm 到700nm的可见光作为媒介载体进行通信，其具有低功耗、高带宽、防电磁干扰等优势[1]，在水下通信、矿井检测或者军事等领域具有广阔的应用前景[2]。

当前对于可见光通信的研究多集中于信道仿真或者离线测试，实际工程应用的可见光传输系统还很少见。本文基于高性能Zynq 7000 系列芯片设计了实时双工可见光通信系统，在Zynq 单芯片PS（ARM）+PL（FPGA）的架构下，该系统扩展性高、稳定性强，可通过网线连接便携设备传输数据。

1 系统设计方案

系统的设计方案框图如图1 所示，Zynq 数控平台通过以太网口与上层设备相连。在光发射链路中采用场效应管的OOK 调制方案驱动白光LED 完成电光转化，光接收链路使用大面积PIN-PD 采集光强信息，通过放大电路恢复原始电信号，完成光电转化[3]。

图1 双工可见光通信系统方案框图

视频回放模块负责从硬盘读取之前存储的视频文件，把视频数据送到VDEC 模块，由VDEC 模块进行解码后通过VO 模块输出显示。

2 Zynq 数控平台设计

Zynq 芯片的特色是其内部集成了ARM处理器和FPGA 逻辑运算单元，从而构成了PS（Processing System）+PL（Programmable Logic）的单芯片SoC 解决方案。PS与PL 间利用AXI4 协议实现数据交互，具有低功耗，处理能力强的特点,可以突破底层硬件与嵌入式处理器、操作系统之间的速率瓶颈[4]。

本系统选用Zynq-XC7Z020 开发板作为数控平台，如图2所示为数据传输架构。在Zynq 芯片的PS 侧移植了Linux 操作系统，利用多线程技术和TCP 协议与上层设备进行以太网数据通信，并采用了基于AXI-DMA的方案实现内部PS与PL的高速数据互联。……