基于FPGA的實時數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)千兆傳輸?shù)难芯?pdf

1、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)技術在近幾年里飛速發(fā)展，并廣泛的應用于各行各業(yè)，特別是軍事領域里。利用FPGA和數(shù)字信號處理(DSP)能實現(xiàn)各種復雜算法，從而高質(zhì)量的完成短波與衛(wèi)星實時信號的解調(diào)、濾波和解碼，另外它具有體積小、耗電少的優(yōu)點，使其更適合于周圍環(huán)境差、機動性要求高的部門。 一直以來，后端數(shù)據(jù)的遠程傳輸是整個系統(tǒng)的瓶頸。為了解決遠程傳輸?shù)膯栴}，我們也曾采用過一種方法，即將FPGA和DSP芯片合成PCI板卡，數(shù)據(jù)由板卡傳輸?shù)?/p>

2、計算機，然后再由計算機來實現(xiàn)遠程傳輸。這樣雖然完成了傳輸，但就計算機來說，它只是作為一個中介來用，所以既浪費資源，又使整個系統(tǒng)顯得笨拙(系統(tǒng)還有前端設備)，不方便攜帶。 因此，能不能拋開對計算機的依賴，重新設計新系統(tǒng)，成為了我們研究的重點。而整個研究課題的關鍵又在于，能否利用其它上網(wǎng)方式替代計算機上網(wǎng)。針對上述問題，本人做了以下工作： 1、仔細分析網(wǎng)卡內(nèi)部工作原理，詳細剖析千兆網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)鏈路層(MAC)芯片和物理層(P

3、HY)芯片的內(nèi)部結構，然后反復論證了這兩種芯片和FPGA芯片結合使用的可行性。比較各種千兆以太網(wǎng)控制芯片的優(yōu)缺點，選用適合本設計的MAC芯片和PHY芯片：同時根據(jù)接口的控制線、數(shù)據(jù)線和地址線數(shù)量，和綜合運算處理的工作量，選擇設計所用的高性能FPGA芯片。遵循IEEE背板設計標準，設計一塊以FPGA、MAC和PHY三種芯片為主體的背板，作為實驗的硬件平臺。設計中解決了信號線之間的串擾和電源供電不穩(wěn)等一系列問題。 2、利用VHDL語

4、言，編寫各種控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和協(xié)議解析模塊?？刂颇K實現(xiàn)對MAC和PHY芯片的各種寄存器的讀寫控制，同時配置它們的工作模式和傳輸速度；數(shù)據(jù)處理模塊完成前端數(shù)據(jù)的實時處理；協(xié)議解析模塊完成數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。 3、利用示波器、邏輯分析儀和萬用表等儀器，查找背板工作時發(fā)生異常的原因，并想辦法解決故障。 最后，經(jīng)過我們的努力，背板運行正常，達到了預期的要求，能實現(xiàn)高達620MBPS的數(shù)據(jù)傳輸。另外我們相信經(jīng)過后期