基于反射内存技术的多功能通讯板卡研制

发布时间：2017-08-23 20:23

  本文关键词：基于反射内存技术的多功能通讯板卡研制

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【摘要】：分布式仿真系统实时性要求高,通常利用反射内存网构建系统,但系统中部分节点只具有1553B、RS422等通讯接口,无法直接接入系统。课题研制的基于反射内存技术的多功能实时通讯卡,可组建反射内存网络,并在板卡内部实现1553B、RS422等数据与反射内存网络数据交互,实现仿真节点之间高可靠、低延迟的数据传输。本文在分析通讯网络和反射内存技术的基础上,提出了一种环状拓扑结构的数据传输机制,设计了FRM(Fiber-Optic Reflective Memory)协议及其数据格式。利用模块化思想,将板卡分为光纤通讯模块、宿主机交互模块、RS422交互模块、1553B交互模块和内存模块五个部分。在光纤通讯模块中,利用高速收发芯片(Ser Des)+光收发器(SFP)作为光传输单元,利用二级触发器和异步FIFO实现信号跨时钟传输,采用自同步技术实现数据帧同步,设计流量控制状态机对多端口数据进行仲裁;在宿主机交互模块中,设计数据格式转换单元实现1553B数据、RS422数据与网络数据的自动编解码,利用PLX9054实现CPCI接口;在RS422交互模块中,采用通用异步收发器(UART)IP核作为串行数据收发器;在1553B交互模块中,采用1553B IP核实现1553B接口;在内存模块中,采用DDR2 SDRAM作为内存单元,采用Uni PHY IP核实现对DDR2 SDRAM的控制。各个功能模块通过FPGA内的Avalon总线结构实现数据交互。本文还设计了Windows和RTX系统下的驱动程序。测试结果表明,基于反射内存的多功能通讯板卡能够组建反射内存网络,能够实现与RS422和1553B接口设备的实时数据交互。该板卡数据传输速率高,误码率低,延迟可预测。
【关键词】：分布式仿真 反射内存技术 FRM协议
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 课题背景及研究目的和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外相关技术发展现状10-11
• 1.2.2 国内相关技术发展现状11-12
• 1.3 主要研究内容12-13
• 第2章 数据传输机制研究13-22
• 2.1 反射内存技术研究13-14
• 2.2 数据传输机制设计14-16
• 2.3 FRM协议设计16-21
• 2.3.1 FRM协议模型设计16-19
• 2.3.2 物理层设计19
• 2.3.3 数据链路层设计19-21
• 2.3.4 高层设计21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 设计方案22-30
• 3.1 功能及技术指标22
• 3.2 总体方案22-23
• 3.3 硬件方案23-28
• 3.3.1 宿主机交互模块方案24-25
• 3.3.2 光纤通讯模块方案25
• 3.3.3 RS422 交互模块方案25
• 3.3.4 1553B交互模块方案25-26
• 3.3.5 内存模块方案26
• 3.3.6 内部总线方案26-27
• 3.3.7 板卡硬件组成27-28
• 3.4 软件方案28-29
• 3.5 本章小结29-30
• 第4章 硬件详细设计30-45
• 4.1 宿主机交互模块设计30-33
• 4.1.1 数据格式转换单元设计31-32
• 4.1.2 Avalon总线桥设计32-33
• 4.2 光纤通讯模块设计33-38
• 4.2.1 光传输单元设计34-35
• 4.2.2 流量控制单元设计35-36
• 4.2.3 数据解析单元设计36
• 4.2.4 跨时钟域设计36-37
• 4.2.5 帧同步设计37-38
• 4.3 RS422 交互模块设计38-40
• 4.4 1553B交互模块设计40-43
• 4.5 内存模块设计43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第5章 软件详细设计45-51
• 5.1 驱动开发介绍45-46
• 5.2 驱动程序设计46-50
• 5.2.1 设备转移46
• 5.2.2 映射层设计46-47
• 5.2.3 应用层设计47-50
• 5.3 本章小结50-51
• 第6章 测试验证51-66
• 6.1 反射内存网络功能测试51-54
• 6.1.1 测试方法51-52
• 6.1.2 测试软件开发与使用52-53
• 6.1.3 测试结果分析53-54
• 6.2 RS422 通讯功能测试54-56
• 6.2.1 测试方法54-55
• 6.2.2 测试结果55-56
• 6.31553B通讯功能测试56-58
• 6.3.1 BC功能测试方法56-57
• 6.3.2 BC测试结果57
• 6.3.3 RT功能测试方法57-58
• 6.3.4 RT测试结果58
• 6.4 压力测试58-59
• 6.4.1 测试方法58-59
• 6.4.2 测试结果59
• 6.5 内存读/写速率测试59-61
• 6.5.1 内存写速率测试60
• 6.5.2 内存读速率测试60-61
• 6.6 传输时延测试61-65
• 6.6.1 物理层时延测试61-63
• 6.6.2 组帧与流控子层时延63-64
• 6.6.3 端口管理与仲裁子层时延64-65
• 6.7 测试结果分析65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-71
• 附录71-72
• 攻读学位期间发表的论文及其它成果72-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 龚茜茜;龚华军;王新华;;航空电子系统FDDI互连的可靠性研究[J];电光与控制;2012年01期

2 龙伟;周瑞研;;无线通信系统误码率分析[J];大气与环境光学学报;2007年05期

3 孔文华;利用共享内存网络构成分布式实时仿真环境[J];计算机仿真;1997年04期

4 李明星;魏长安;姜守达;;一种基于PCI总线的反射内存卡设计[J];自动化技术与应用;2010年10期

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本文编号：727141