高速多通道数据传输系统的设计与实现

摘要

当前，随着空间飞行器遥测、雷达通信、测控等应用过程中所需的数据传输带宽和传输数据量的增大，其相应的数据传输系统被要求具备高速率的数据收发特性和大容量存储功能，这样才能达到相关应用领域中对数据、信息以及指令的传输要求。本课题来源于雷达测试项目，在其测试系统中要求具有高速、大容量、稳定的数据传输系统。
　　本文针对雷达测试系统中的中频数字化接收机与计算机之间高速、大容量、稳定的数据传输问题，通过对当前已有的数据传输技术进行调研与分析，研制了一种基于FPGA设计与实现的高速多通道传输系统。该数据传输系统以Kintex-7系列FPGA为核心控制器，为了匹配接收机传输接口，通过对8通道LVDS接口电路的逻辑控制实现数据收发；为了满足大容量、高速的数据传输，通过MIG控制器对DDR3 SDRAM控制实现大容量数据缓存；同时，利用FPGA内嵌的IP Core以PCI-EDMA方式实现与计算机之间指令、数据的高速传输。本课题着重介绍了传输系统各功能模块硬件设计、FPGA逻辑控制方案，并且搭建了测试平台，通过计算机应用程序、ChipScope调试软件、数据文件分析软件对传输系统的性能进行了测试与验证，最终实现了高速多通道数据传输系统的设计。结果表明本课题所设计的高速多通道数据传输系统工作正常，在数据上传和下发过程中数据传输速率均能达到1000MB/s，其能够满足当前雷达测试系统对高速、大容量、稳定的数据传输要求，具有高的实用价值。

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1 绪论

1.1 课题研究背景及目的

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究内容及章节架构

2 系统指标及通信协议分析

2.1 系统指标分析

2.2 系统总体设计方案

2.3 通信协议概述

2.4 本章小结

3 系统硬件设计

3.1 系统硬件总体架构

3.2 多通道LVDS传输

3.3 高速大容量数据缓存

3.4 系统外围电路设计

3.5 PCB设计

3.6 本章小结

4 FPGA逻辑设计

4.1 系统总体逻辑设计

4.2 多通道LVDS逻辑控制

4.3 DDR3高速数据缓存的逻辑控制

4.4 PCI-E总线通信的逻辑控制

4.5 本章小结

5 传输系统测试及结果分析

5.1 测试平台搭建

5.2 FPGA逻辑功能验证

5.3计算机数据文件分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢