基于SoPC的光纤1394网络节点设计与验证

发布时间：2017-07-19 12:24

  本文关键词：基于SoPC的光纤1394网络节点设计与验证

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【摘要】：SoC的概念已日益普及,而随着FPGA技术的迅速发展,SoPC作为一种特殊的嵌入式微处理器系统,融合了SoC和FPGA各自的优点,并具备软硬件在系统可编程、可裁减、可扩充、可升级的功能,已逐渐成为一个新兴的技术方向。IEEE-1394总线是近年来发展迅猛的一种高速串行总线,该总线具有发展迅速、传输速率高、价格低廉等特点。而光纤通信技术凭借信息承载量更大、抗干扰能力很强、信号损耗少和安全稳定等特点在通信领域广泛应用。本文结合以上各自的特点,提出此课题——基于SoPC的光纤1394网络节点设计与验证。本文首先介绍了光纤1394的优势,分析了IEEE-1394国内外的现状及本文的选题背景和意义,引出论文的题目。概述了IEEE-1394协议,明确了协议的结构、数据通信、包格式。其次,从架构的方面阐述了系统的结构、端口信号、地址分配等。接下来写了光纤1394 FPGA开发流程和实现,详细讲了Xilinx公司EDK软件的开发流程及AS5643协议处理模块、PCIE主机接口和DMA模块的实现。最后,就是对本次FPGA开发功能的验证和测试,从波形、日志文件等方面来确定达到需求。也在本文中肯的阐述了此次开发的不足,同时看到了IEEE-1394总线光明的未来,更坚定了对1394总线研究并应用的决心。本课题在完成整个SoPC开发的基础上将1394协议处理模块通过SFP光电转换模块与光纤的通信,不仅提高了数据传输的速度和增加数据的传输量,而且减少了数据在传输过程中衰减,使数据能够在不加中继器的情况下传输的距离更远,更适应未来要求更高的工作环境。AS5643协议处理模块是本课题的设计核心,为满足航空电子系统对数据传输带宽、确定性和实时性等性能的要求,在对IEEE-1394b协议进行了一系列的裁剪和限定的情况下提出的。其中各网络节点的数据交互的工作状态转移方式是本课题设计的核心。在课题实验过程中使用400M PHY芯片,达到高速的数据传输,并且远距离传输。
【关键词】：SoPC IEEE-1394 FPGA EDK 高速串行
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253;TN47;TN929.11
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 缩略语对照表11-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 IEEE-1394简介15
• 1.2 光纤1394优势15-16
• 1.2.1 同并行总线的比较15-16
• 1.2.2 同USB串行总线的比较16
• 1.2.3 同普通电缆1394的比较16
• 1.3 IEEE-1394国内外现状16-17
• 1.4 论文选题背景和意义17
• 1.5 论文主要工作及内容安排17-19
• 第二章 IEEE-1394协议概述19-25
• 2.1 IEEE-1394协议结构19-21
• 2.1.1 事务层20
• 2.1.2 链路层20
• 2.1.3 物理层20-21
• 2.2 数据通信21-22
• 2.3 基于AS5643协议的IEEE-1394总线的包格式22-23
• 2.3.1 异步流包22
• 2.3.2 STOF包22-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第三章 光纤1394 FPGA的简介25-39
• 3.1 光纤1394 FPGA功能概述25-27
• 3.1.1 AS5643协议处理模块25
• 3.1.2 PCIE主机接口与DMA模块25-27
• 3.2 光纤1394 FPGA系统架构概述27-28
• 3.3 光纤1394 FPGA逻辑结构概述28
• 3.4 端口信号概述28-31
• 3.4.1 时钟和复位及配置信号接口28-29
• 3.4.2 PCIe主机接口29
• 3.4.3 GPIO通用输入输出接口29
• 3.4.4 1394事务层及链路层接口29-30
• 3.4.5 1394 PHY接口30-31
• 3.5 地址空间分配31-32
• 3.5.1 PPC440处理器可访问的地址空间31
• 3.5.2 PPC处理器可访问的DCR地址空间31-32
• 3.6 硬件接口和时序32-38
• 3.6.1 PCIE总线接口时序32-34
• 3.6.2 链路层IP接口时序34-37
• 3.6.3 UART接口时序37
• 3.6.4 PLB总线接口时序37-38
• 3.7 本章小结38-39
• 第四章 光纤1394 FPGA开发与设计39-59
• 4.1 AS5643协议处理模块的设计39-52
• 4.1.1 寄存器调度模块40-45
• 4.1.2 链路层芯片接口控制模块45-50
• 4.1.3 DMA控制模块50
• 4.1.4 发送/接收FIFO50-52
• 4.2 SFP光模块选型与论证52-53
• 4.3 IEEE 1394B三端口电缆收发器53-54
• 4.4 标准IP功能和外设接口模块54
• 4.5 光纤1394SoPC开发流程54-58
• 4.5.1 EDK的介绍54-55
• 4.5.2 EDK设计的实现流程55-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 光纤1394 FPGA功能验证和测试59-75
• 5.1 虚拟平台仿真验证59-73
• 5.1.1 虚拟平台的搭建59-62
• 5.1.2 验证工具62
• 5.1.3 验证方案62-66
• 5.1.4 典型验证用例及仿真波形66-71
• 5.1.5 仿真的覆盖率71-73
• 5.2 FPGA平台测试73-74
• 5.2.1 概述74
• 5.2.2 测试流程74
• 5.3 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 总结75
• 6.2 不足与展望75-77
• 参考文献77-79
• 致谢79-81
• 作者简介81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：562916