以太网高速数据通道FPGA设计与实现

摘要

软件无线电具有灵活、开放、可重构的特点,可以缩短开发周期,降低系统升级换代的成本。软件无线电平台主要功能之一是高速数据传输,如何实现高速数据传输是软件无线电平台设计的一个关键问题。
　　目前,软件无线电平台与PC进行高速数据传输常用外设接口包括USB、PCIE、1394等。但是,利用这些接口实现高速数据传输时,传输距离比较短,不能实现网络传输,不利于远程控制;硬件接口实现难度比较大,应用程序开发相对复杂。
　　为此,论文在软件无线电平台上,通过以太网实现了软件无线电平台与PC通信,提高了传输距离,降低了程序开发难度,增强了数据接口可移植性。论文主要完成了以下几个方面工作:
　　第一,实现了以太网协议栈,设计了软件无线电平台与PC之间通信对等传输数据通道。协议栈包括ARP、IP、UDP、PING等协议,利用协议栈实现PC与软件无线电平台UDP通信;通过数据通道,实现了高速数据传输、参数配置、状态监测和流量控制。
　　第二,完成了软件无线电平台间的数据透明传输。论文中给出了物理层和MAC层两种数据透明传输方案,但是物理层数据透明传输丢包率比较高。在对物理层透明传输方案进行改进之后,实现了软件无线电平台间MAC层数据透明传输。
　　第三,验证了以太网高速数据通道的功能和性能。验证结果表明,PC与软件无线电平台实现了对等传输通信,双通道回环验证时,数据传输速率最高可以达到951Mbps;利用软件无线电平台之间的数据透明传输,实现了 PC间通信,PC间 TCP数据传输速率最高可以达到758Mbps,UDP数据传输速率最高可以达到928Mbps,丢包率为0.24％。
　　论文实现了软件无线电平台与PC间以太网高速数据通信;利用软件无线电平台透明传输,实现了PC间通信,数据传输速率满足了高速数据通信的需求。论文成果已经运用到实际产品中,具有一定的实用价值。

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表目录

缩略词表

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 论文主要贡献

1.3 研究内容与安排

第二章 软件无线电平台外设高速接口技术现状

2.1 USB

2.2 PCIE

2.3 1394总线

2.4 以太网

2.5 小结

第三章 以太网高速数据通道分析与设计

3.1 设计目标与约束条件

3.2 整体框架分析设计

3.3 对等传输通道分析设计

3.4 透明传输通道分析设计

3.5 小结

第四章 以太网高速数据通道FPGA实现

4.1 对等传输通道FPGA实现

4.2 透明传输通道FPGA实现

4.3 小结

第五章 以太网高速数据通道验证与分析

5.1 验证环境及资源消耗

5.2 对等传输通道功能验证与分析

5.3 数据透明传输功能验证与分析

5.4 对等传输通道性能验证与分析

5.5 透明传输通道性能验证与分析

5.6 小结

第六章 结束语

6.1 工作总结

6.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间研究成果

学位论文评审后修改说明表

学位论文答辩后勘误修订说明表