纳秒级精密同步LXI_VXI零槽控制器模件设计

摘要

基于局域网的模块化测试系统LXI以其低成本、高性能、高吞吐率的特性逐渐取代GPIB、1394等成为新一代的工业测试总线系统。与现有的VXI总线测试系统不同，LAN总线本身并没有精密时间同步信号线。为了利用现有的VXI总线仪器，建立具有精密时间同步和触发能力的LXI-VXI综合测试系统，研发支持精密时间同步协议的LXI_VXI零槽控制器模件具有重要的应用价值。
　　本文首先采用TMS320C6678高性能处理器和FPGA逻辑设计技术，设计和实现了VXI总线接口和LXI-VXI零槽控制器系统硬件电路，并针对LXI-VXI零槽模件硬件，完成了模件设备驱动程序的设计和uc-Linux嵌入式操作系统的移植，提高了零槽控制器数据与TCP/UDP协议处理的规范性、稳定性和实时性。
　　然后，利用具有高精度时间戳UDP协议包的千兆物理层芯片BCM54240，设计和开发了LXI-VXI零槽控制器的网络接口电路和Linux设备驱动与IEEE1588精密时间同步服务器软件，使零槽控制器达到了千兆以太网物理层同级的时间精度，提高了LXI-VXI综合测试系统的精密时间同步和触发能力。
　　最后，结合科研项目背景，本文研发了四套LXI-VXI零槽控制器模件，完成了VISA库存储访问与控制、异步事件触发、LXI-VXI综合系统测试以及稳定性、电磁兼容性以及高低温测试。测试结果表明，研发的LXI-VXI零槽控制器模件符合LXI-VXI技术和IEEE1588V2时钟同步协议规范，满足高精度时间同步LXI-VXI综合系统测试应用的要求。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 国内外研究概况

1.3 本文研究的主要内容

2 LXI-VXI零槽控制器系统设计

2.1 研究目标

2.2 整体实现方案

3 LXI-VXI零槽控制器硬件设计

3.1 DSP方案设计

3.2 FPGA方案设计

3.3 网络PHY层电路设计

3.4 VXI接口电路设计

3.5 LXI-VXI零槽控制器PCB设计

4 LXI-VXI零槽控制器服务器软件设计

4.1 嵌入式Linux操作系统的Bring Up流程

4.2 VXI数据传输通道

4.3 VXI中断传输通道

5 系统测试

5.1 产品展示

5.2 LXI-VXI零槽功能测试

5.3 FPGA时序测试

5.4 高低温测试

5.5 接口调试与程序烧写

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录一：

附录二：

附录三：