基于FPGA的高速数据传输板设计与开发

发布时间：2023-03-28 17:43

　　随着互联网通信技术的发展,芯片之间或芯片与其它设备之间通过以太网接口组成复杂的网络连接,数据在互联网上的传输成为主要的通信方式,数据传输速率需求已达到万兆级别。传统的基于单片机作为核心处理器或者使用TCP协议以太网传输方式由于CPU数据处理能力和传输带宽的限制,达不到高速数据传输的条件。为提高数据传输的通信速率并增加稳定性,本文在对高速串行数据传输技术研究的基础上,设计并开发了基于FPGA的高速数据传输板,采用UDP协议来实现通信设备间的数据传输,使得数据传输速率快并且稳定性高。具体工作如下:分析高速数据传输原理,在此基础上进行硬件电路设计与PCB布局布线,采用光收发一体模块负责PC机或光交换机与高速数据传输板之间的数据传输,PCB板间采用GTX高速串行接口差分电路将数据传输到FPGA芯片,采用高速接口技术传输数据,高精密的电源芯片对数据链提供供电保障,高精密时钟芯片为数据采样提供精确时钟频率,元器件芯片选取安全性高,稳定性好的芯片,PCB布局遵循差分走线的原则,严格控制电磁对数据信号的干扰。研究集成IP核和FPGA芯片结合的方法,实现以太网帧数据与外围通信设备之间的数据收发,建立MA...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 高速数据传输板的研究现状
        1.2.2 UDP协议研究现状
    1.3 论文主要工作及章节安排
        1.3.1 论文研究的主要内容
        1.3.2 论文的章节安排
第二章 设计相关技术概述
    2.1 FPGA高速数据串行传输技术
    2.2 FPGA设计开发技术
        2.2.1 FPGA开发流程
        2.2.2 Xilinx的Kintex-7系列简介
    2.3 UDP/IP协议栈基础
        2.3.1 协议栈体系结构分析
        2.3.2 UDP/IP协议通信原理
        2.3.3 UDP与TCP协议的比较
    2.4 本章小结
第三章 高速数据传输板设计与开发
    3.1 可行性与需求分析
        3.1.1 可行性分析
        3.1.2 功能性需求
        3.1.3 非功能性需求
    3.2 板总体方案设计
        3.2.1 硬件方案设计与技术指标
        3.2.2 逻辑方案设计
    3.3 硬件电路实现
        3.3.1 高速接口技术在串行数据传输电路上的实现
        3.3.2 高速数据信号链的电源供电电路
        3.3.3 其它模块电路
    3.4 FPGA逻辑实现
        3.4.1 链路层实现
        3.4.2 网络层实现
        3.4.3 传输层实现
    3.5 FPGA IP核应用
        3.5.1 万兆以太网协议10GBASE-RIP核应用
        3.5.2 FPGA缓存FIFO IP核应用
    3.6 本章小结
第四章 仿真实验及结果分析
    4.1 测试验证方案设计
    4.2 板硬件测试
    4.3 FPGA软件测试
        4.3.1 FPGA仿真环境搭建
        4.3.2 FPGA逻辑仿真
    4.4 与其它传输板性能比较
    4.5 本章小结
第五章 结论
    5.1 论文总结
    5.2 工作展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文和参加的科研项目
致谢



本文编号：3772981