嵌入式系统在相关处理机中的应用

发布时间：2020-06-17 17:46

【摘要】： 甚长基线干涉测量(VLBI)是重要的射电天文技术，具有极高的空间分辨率，是国际上广泛采用的深空探测器高精度测量手段。硬件相关处理机则是VLBI数据预处理的核心设备。随着以FPGA为开发平台的嵌入式系统的不断发展，用FPGA和嵌入式系统作为实现方式成为硬件相关处理机研究的一个方向。近年来，发展迅速的e-VLBI将采用数字基带转换器(DBBC)作为观测数据记录终端，并通过网络将观测数据传输到数据处理中心的相关处理机进行处理，经过预处理的数据还可以通过千兆网络传输给后续部门进行后处理。本文阐述了如何利用FPGA和嵌入式系统实现千兆以太网传输系统，并将该系统应用在硬件相关处理机中。这样不仅改善了现有系统对LTA数据的采集和传送，而且缩短了后处理的时间。这一实现方式在国内的相关处理机应用研究中尚属首次。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（上海天文台）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P164
【图文】：

内部结构

现场可编程门阵列(FPGA)器件是八十年代中期出现的新产品，它的应大方便了集成电路的设计。FPGA作为专用集成电路概念上的一个新型范和门类，以其高灵活的用户现场编程方式，现场定义高容量数字单片系统能力，能够重复定义、反复改写的新颖功能，为复杂数字系统设计、研制及产品开发提供了有效的技术手段。电子应用设计工程师应用FPGA技术仅可避免通常ASIC单片系统设计周期长，前期投资风险大的缺点，而且服了过去板级通用数字电路应用设计的落后、繁琐和不可靠性。FPGA是由多个逻辑门构成的阵列结构，能够被编程来完成各种不同的务。逻辑门之间以布线资源分割成多个可编程逻辑单元，外部围绕着可编I/O单元。逻辑单元由布线资源中的可编程连线通过可编程开关连接起来现一定的逻辑功能[5]。一个典型的FPGA结构如图2.1所示。

描述符,状态信息

因为软件设计者只需要知道上面的限制条件。DMA描述符占用8个word，前三个word由CD以C专门使用，第四个word中保存着CDMAC的状态信息，其他几个word用来存放用户自定义的数据信息。第一个word中存放下一个D以描述符的地址，这样CD撇C会根据这个信息一直运行下去直到它为NULL或者D以控制器被强制关闭。第二个word中存放等待处理的数据缓冲区起始地址。第三个word中存放等待处理的数据缓冲区长度。第四个word的前一个byte存放CDMAC的控制和状态信息，后面三个byte以及最后三个word可以写入用户自定义信息。D毗描述符的状态定义如图3.9所示，由两个重要组成部分，CDMAC状态信息和用户自定义信息。当DMA描述符被送入CD撇C时，DMA描述符的状态信息告诉CD以C进行什么样的操作。当CDMAC完成操作并将D琳描述符写入内存中时，相应的状态信息位会被更新。不是所有的状态信息位被读入或者写回。

【参考文献】