基于SRapidIO及PCIe协议的雷达多通道数据光纤高速记录系统

发布时间：2020-06-19 21:53

【摘要】：针对目前雷达原始零中频数据后期重新分析的需求,实现低成本的雷达多通道高速数据记录的目的,通过对串行高速输入输出(SRIO)协议三层链路建立过程的分析与实测,设计了基于光纤传输的雷达数据接口,解决了雷达处理机与数据记录卡间Xilinx与Altera两个FPGA厂商SRIO协议互连的问题,以及设计了基于分页DMA控制的PCIe协议接口转换与数据乒乓记录系统,实现了数据传输接口的标准化,实现了高速数据的低成本与高可靠记录。本系统的实现解决了新体制雷达获取实测数据中面临的数据量大、数据通道多、雷达与记录端的远距离传输问题。
【图文】：

节上的封闭，导致了工程中虽然都以SRIO协议标准来实现通信，但却难以正确建立链路，本文通过SRIO协议通信建立的三层过程来逐一分析解决问题。其次对于数据流的接入和存储来说，数据存储设备的易用性与成本是高速数据记录系统应用推广的主要障碍，目前现货可采购的光纤接口卡价格高，专用固态FLASH存储板卡更是昂贵，因此考虑采用FPGA设计SRIO-PCIe转换接口卡［5］，接口卡采用标准计算机PCIe4X接口，这样就可以采用普通计算机作为存储设备，可以针对不同需求从廉价的硬盘到固态盘阵列灵活实现数据存储，整体结构如图1所示。由于SRIO与PCIe协议完全不同，必须完全设计一套机制实现不同协议间的数据流传输，本文通过设计不同时钟域的数据同步机制解决了数据包同步问题，设计了分页控制的DMA控制解决了PCIe数据持续高速传输控制问题。图1光纤数据记录系统构成2基于SRIO协议的光纤通信接口SRIO采用三层分级体系结构:逻辑层规范位于最高层，定义全部协议和数据包的格式，它们为端点器件发起和完成事务提供必要的信息;传输层规范在中间层，定义RapidIO地址空间以及在端点器件间传输包所需的路由信息;物理层规范在整个分级结构的底部，包括器件级接口的细节，如包传输机制、流量控制、电气特性和低级错误管理［6］。图2Altera提供的SRIO实现IP核三层结构图3Xilinx提供的SRIO实现IP核三层结构互连模型不同厂商对SRIO实现在协议内容上是一样的，不同的仅是实现方法上，如图2中Altera［7］严格按照SRIO划分的三层模型实现，而图3中Xilinx则把逻辑层与传输层合并实现［8］，由于厂商的IP核对各层的实现均是封闭的，在工程实现中必须分离出SRIO协议各层间接口信号对应的功能，排除不同厂商功能实现的区别，才能实现互连互通?

传输，本文通过设计不同时钟域的数据同步机制解决了数据包同步问题，设计了分页控制的DMA控制解决了PCIe数据持续高速传输控制问题。图1光纤数据记录系统构成2基于SRIO协议的光纤通信接口SRIO采用三层分级体系结构:逻辑层规范位于最高层，定义全部协议和数据包的格式，它们为端点器件发起和完成事务提供必要的信息;传输层规范在中间层，定义RapidIO地址空间以及在端点器件间传输包所需的路由信息;物理层规范在整个分级结构的底部，包括器件级接口的细节，如包传输机制、流量控制、电气特性和低级错误管理［6］。图2Altera提供的SRIO实现IP核三层结构图3Xilinx提供的SRIO实现IP核三层结构互连模型不同厂商对SRIO实现在协议内容上是一样的，不同的仅是实现方法上，如图2中Altera［7］严格按照SRIO划分的三层模型实现，而图3中Xilinx则把逻辑层与传输层合并实现［8］，由于厂商的IP核对各层的实现均是封闭的，在工程实现中必须分离出SRIO协议各层间接口信号对应的功能，排除不同厂商功能实现的区别，才能实现互连互通。另外理论上两个厂商在SRIO协议物理层的定义虽然是一致的，可以直接互连，但在实际工程中物理层的直接互连就会出现只有不同厂商SRIO互连才会出现的问题。因此，要实现高通用性的基于SRIO协议的光纤通信接口，分别要考虑建立物理层链路、传输层链路和逻辑层链路这三方面的问题。2．1建立物理层链路物理层链路的建立是使通信双方在器件、参数一致的条件下实现互连，包括以下条件:传输介质一致，这里选取光纤;光模块工作波长一致，出于成本控制因素，这里选取一般被称为多模的850nm波长光纤。而在符合标准规范实现的基础上，要实现链路的成功建增刊2母其勇等:基于SRapidIO及PCIe协议的雷达多通道数据光纤?

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 刘志英;孙高俊;吴关;;光纤传输技术在雷达信号记录重演系统中的应用[J];电子科技;2012年03期

2 夏念;曾连荪;罗来金;;基于导航雷达记录回放仪接口板的设计与实现[J];信息技术;2011年11期

3 王聪;王彬;薛洁;张岩;吴平;;基于PCIe总线协议的设备驱动开发[J];信息技术;2013年03期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 肖文平;杨斌;;基于VxWorks的RapidIO互连系统的设计与实现[J];成都信息工程学院学报;2011年05期

2 杨光灿;黄钰林;杨建宇;;基于VPX标准的SAR实时信号处理板设计[J];电讯技术;2009年12期

3 许烈华;;一种基于openVPX的通用信号处理平台设计[J];电讯技术;2012年05期

4 田泽;郭海英;;RapidIO传输性能测试分析研究[J];电脑知识与技术;2010年28期

5 梁光胜;刘倩茹;姚海洋;;RapidIO应用系统及其验证模型的设计与测试[J];电子设计工程;2011年23期

6 张德民;李明;李杨;邱智慧;;基于SRIO的FPGA间数据交互系统设计与应用[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2013年06期

7 李典;;综合化信号与信息处理平台设计与实现[J];电讯技术;2014年04期

8 李鹏;;基于RapidIO的双主机节点嵌入式系统互联设计[J];电子科技;2014年04期

9 杨勇波;;超低功耗微功率无线自组网设计[J];电气应用;2014年21期

10 冼友伦;纪小明;王显跃;;基于TSI578的Rapid IO互连技术[J];电子与封装;2014年11期

相关博士学位论文 前2条

1 杨涛;MIMO雷达波形设计与实时处理系统研究[D];西安电子科技大学;2014年

2 王仕明;基于PowerPC的高速图像存储系统技术研究[D];中国科学院研究生院（光电技术研究所）;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 成丹;高性能多核DSP技术的研究与应用[D];北京邮电大学;2011年

2 郑淑琴;LTE/LTE-Advanced MAC子层干扰管理策略研究与实现[D];北京邮电大学;2011年

3 李建平;YHFT-QBASE RapidIO接口的设计与实现[D];国防科学技术大学;2011年

4 禹应时;基于FPGA的高速数据采集系统设计[D];北京理工大学;2011年

5 张娟娟;RapidIO高速串行总线的研究与实现[D];湖南大学;2011年

6 王成;基于可编程芯片的高速串行总线物理层研究[D];重庆大学;2008年

7 高青;基于TS201的图像信息处理机硬件设计[D];北京工业大学;2009年

8 王晨;基于RapidIO互连技术的WiMAX基站开发[D];西安电子科技大学;2009年

9 吴强;基于RapidIO系统互连协议的逻辑设计与验证[D];西南交通大学;2009年

10 王升东;Gbps无线传输系统MAC协议设计与实现[D];北京邮电大学;2009年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 吴关;莫家贵;夏传浩;;记录仪在信号场景仿真中的应用[J];电子产品世界;2007年09期

2 韩红霞;郭劲;曹立华;耿爱辉;;基于FPGA的高速视频信息光纤传输方案设计[J];电子器件;2005年04期

3 郑清;;光纤传输技术在雷达系统中的应用[J];光通信技术;2006年04期

4 董鹏曙,卢浩,李侠;一种基于工控机结构的雷达信号记录仪[J];空军雷达学院学报;2001年04期

5 张轶,周群彪,刘建波;一种多通道雷达数据记录仪的设计与实现[J];中国民航飞行学院学报;2002年01期

6 刘健波,蔡葵,刘雪峰,周群彪,陈普;雷达记录系统的可靠性设计[J];四川大学学报(自然科学版);2002年03期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张强;倪卫宁;郝志坤;石寅;俞育德;;一种多通道数据流直接数字频率合成器[J];电子技术应用;2012年08期

2 G·Sridharan;沙建军;;微型计算机控制的同步多通道数据探测系统[J];微处理机;1985年04期

3 张敬帅;张丕状;白雪萍;;基于虚拟仪器的多通道数据分析系统设计[J];电子技术应用;2011年04期

4 何军华,毛胜利;基于ActiveX的多通道数据曲线编辑控件的实现[J];黄石高等专科学校学报;2002年01期

5 叶克江,张亚东;基于ActiveX的多通道数据曲线编辑控件的实现[J];许昌学院学报;2003年05期

6 魏书军;刘振安;赵棣新;徐昊;卢云鹏;;FPGA多通道数据自动对齐的设计与实现[J];核电子学与探测技术;2010年03期

7 凌晨;吴成富;吴佳楠;;基于以太网的多通道数据监控系统设计与实现[J];计算机测量与控制;2011年04期

8 彭莉辉,吴鸿修;基于ActiveX的多通道数据曲线编辑控件的实现[J];计算机应用研究;2000年01期

9 井文才,周革,张以谟,田劲东,李海峰,张楠,邓玉秀;采用同步光传输技术设计和实现的多通道数据传输卡[J];高技术通讯;2001年07期

10 叶勇;沈三民;刘素华;苏虎平;;基于FPGA的多通道数据采编器的设计[J];计算机测量与控制;2012年06期

相关会议论文 前3条

1 杨敬慧;;多通道数据枢纽平台在奥运报道中的应用[A];中国新闻技术工作者联合会五届一次理事会暨学术年会论文集（上篇）[C];2009年

2 魏书军;刘振安;赵棣新;徐昊;卢云鹏;;FPGA多通道数据自动对齐的设计与实现[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（上册）[C];2008年

3 魏书军;刘振安;赵棣新;徐昊;卢云鹏;;FPGA多通道数据自动对齐的设计与实现[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（1）[C];2008年

相关硕士学位论文 前4条

1 蒋新;多通道数据融合分析研究[D];吉林大学;2015年

2 吕成方;多通道数据传输单元优化及实验研究[D];北京化工大学;2012年

3 政越伟;嵌入式多通道监测系统通信技术研究与实现[D];北方工业大学;2013年

4 孙春龙;基于LabVIEW多通道数据采集分析系统开发[D];武汉大学;2004年

本文编号：2721387