基于PCI Express的多功能仿真卡的研究

摘要

随着科学技术的发展，为了达到更好的测试效果，往往需要对大量数据进行分析得出结果，而数据传输方式的选择成为制约实验效率的关键。PCI Express总线作为计算机第三代总线，单通道传输速率为250MB/s，而且可以方便的与计算机进行连接，因此基于PCI Express总线的设备也应运而生，并且成功的应用于国防和民用领域。
　　本文介绍了一种基于PCI Express总线的多功能仿真卡，它集1553B功能仿真和高速读数于一体。1553B接口可以通过上位机方便的配置成为BC、RT、BM模式中的一种，并模拟外部设备对指定设备进行测试。高速读数模块通过LVDS接口将外部视频记录器中数据上传至计算机，供相应人员分析。文章详细介绍了如何使用FPGA控制1553B协议芯片和LVDS串并转换芯片实现了功能仿真和数据传输，并着重描述了使用VHDL逻辑语言实现PCI协议的整个过程和实现方法。除此之外，文中对以往设备的缺陷进行了分析，研究了LVDS高速可靠传输的技术手段，和1553B可靠传输的手段，并利用数学建模分析了1553B的可靠程度。
　　文章首先结合项目背景和技术指标对课题进行了分析并制定了设计方案。方案中将整个设计分为1553B仿真模块设计、LVDS读数接口模块设计、PCI Express接口模块设计三个部分，首先介绍了通过FPGA对三个模块的逻辑控制，然后介绍了三个模块的硬件电路实现方法和注意事项，最后经过调试达到了指标要求，通过性能测试验证了多功能仿真卡工作的可靠性和灵活性。

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1 绪论

1.1课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的主要内容

1.4 论文内容安排

2 课题方案分析

2.1 课题总体方案设计

2.2 技术指标

2.3 PCI Express总线模块设计

2.4 LVDS高速传输模块设计

2.5 1553B仿真模块设计

3 硬件电路设计

3.1 FPGA电路

3.2 LVDS接口电路

3.3 1553B接口电路

3.3 变压器耦合示意图

3.4 PCI Express接口电路

3.5 电源电路

4 FPGA逻辑控制

4.1 LVDS接口模块

4.2 1553B接口模块

4.3 PCI Express接口模块

5 仿真卡调试及性能研究

6 总结及展望

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