测控通信中高速数据传输系统的设计与实现

摘要

近年来，随着导弹、雷达、空间飞行器所产生的数据量和数据传输带宽的不断增大，要求相应的数据传输系统具有高速数据接收和发送的能力，才能满足在测控通信中对数据、信息以及指令处理的要求，以实现快速、准确的遥测和控制。
　　论文所研究与实现的高速数据传输系统是指通过高速数据总线传输数据，达到数据源/宿与计算机进行高速数据传输的目的。在研究和分析数据传输系统和计算机总线技术的发展后，选用第三代I/O总线标准——PCI Express（简称PCIe）作为高速数据传输总线，利用Xilinx FPGA的IP核实现PCIe Gen 2.0总线标准的接口设计，并通过总线DMA传输方式，完成数据的高速传输。高速数据传输系统的设计核心为高速数据传输卡中FPGA控制逻辑的设计，其中包括数据收发控制器和PCIe Gen 2.0接口控制器。此外，论文还研究和构建了作为系统重要组成部分的应用程序、驱动程序以及高速数据存储设备，分析了其作用与性能，最终完成了应用于测控通信中高速数据传输系统的设计与实现。
　　为了验证系统的功能和性能，论文进行了三种方式的测试。测试结果表明，数据接收和发送过程所达到的数据传输速率分别为6.5Gbps和6.3Gbps，并且具有自适应接收速率以及可调节发送速率的功能。经过大量反复的测试和分析，数据传输过程高速、稳定、准确，能够满足目前导弹、雷达以及航天领域的测控通信系统对数据传输的要求，特别在当前航天测控通信系统中的遥感与数据传输环节，具有广阔的应用前景和实用价值。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 数据传输技术概述

1．2．1 数据传输的定义

1．2．2 数据传输系统

1．3 数据传输系统的发展现状

1．3．1 计算机总线技术的发展现状

1．3．2 存储技术的发展现状

1．4 论文研究内容以及结构安排

第二章 高速数据传输技术研究

2．1 高速串行数据传输技术

2．1．1 差分传输

2．1．2 时钟恢复

2．1．3 线路编解码

2．1．4 Comma码检测

2．2 PCIe总线技术

2．2．1 拓扑结构

2．2．2 分层架构

2．2．3 事务机制

2．2．4 PCIe总线特点及优势

2．3 高速数据传输技术解决方案

2．3．1 解决方案

2．3．2 PCIe Endpoint Block IP核

2．4 本章小结

第三章 高速数据传输系统的设计与实现

3．1 系统总体设计

3．2 数据收发控制器的设计与实现

3．2．1 TLK2711控制器设计

3．2．2 DDS时钟控制器设计

3．3 PCIe Gen2．0接口控制器的设计与实现

3．3．1 顶层设计

3．3．2 AXI-Stream数据传输设计

3．3．3 DMA控制器设计

3．3．4 中断控制器设计

3．3．5 配置信息与状态控制器设计

3．4 系统软件的设计与实现

3．4．1 驱动程序设计

3．4．2 应用程序设计

3．5 高速存储设备的设计与实现

3．6 本章小结

第四章 高速数据传输系统的测试与验证

4．1 测试平台的搭建

4．2 PCIe接口数据传输性能测试

4．2．1 接收测试

4．2．2 发送测试

4．3 自环数据传输测试

4．4 数据传输系统总体性能测试

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 今后展望

致谢

参考文献

在读期间的研究成果

附录A