一种便捷的探测器数据传输技术的实现

发布时间：2021-12-31 13:58

　　基于多通道半导体探测器的医学仪器,例如小动物PET、SPECT等,具有前端模块复杂、通道数多、空间有限、对数据传输速度和准确性要求高等特点。针对这一需求,采用SiTCP技术实现数据传输。SiTCP是一款占用逻辑资源少、模块化结构清晰的IP软核,可以十分便捷的移植到FPGA芯片中,用户可根据需求进行灵活的修改。此外,该技术具有电路尺寸小、外部接口简单等优点,加快了硬件电路的设计和使用。设计并实现了基于FPGA的SiTCP的数据传输技术,传输速率达到367 Mbps。 

【文章来源】：电子测量技术. 2020,43(16)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

SiTCP使用示例

为了在FPGA中实现SiTCP的功能,本文结合SiTCP的官方数据手册中提供的资料,在Vivado下进行了模块化编程。标准网络通讯协议庞大且复杂,为了减少协议集使其能够在单个芯片上实现,SiTCP采用PC所需的最小协议集,一次只处理一个TCP链接,通过使用套接字标准OS功能进行通信,TCP处理是非阻塞的,即它采用基于流水线的电路设计,同时处理接收和发送。SiTCP芯片充分利用了模块化设计的优点,采用以太网进行通讯,可靠性高、灵活性高、性价比也很高。其具体实现方式如图2所示。SiTCP的结构框图,这里显示了主要的数据路径。硬件的设计包含MAC模块、TCP模块、解析模块、UDP慢速控制模块和仲裁模块[5]。MAC模块处理以太网层,并将数据转化为MII信号;TCP模块是主要模块,处理TCP数据包。这个模块控制外部电路的数据接口。解析模块处理管理数据包即地址解析协议(ARP)和Internet控制报文协议(ICMP)。UDP块处理RBCP包,并控制外部总线。最后,由仲裁模块仲裁并选择传输源[6]。

在实现慢速控制的UDP模块,SiTCP只能接收识别RBCP数据包,如图3所示,数据包从PC传输到SiTCP,以便控制SiTCP作为其总线主机工作的内部总线。内部总线由地址,数据和控制信号组成,采用简单的总线访问协议。当PC将数据写入用户电路时,它将地址和写入数据存储在UDP数据包中以传输到SiTCP,然后SiTCP中的总线主控器通过内部总线将数据写入用户电路。当PC读取数据时,它指定地址以使SiTCP将从用户电路读入的数据发送回PC。3 基于Linux上位机软件编程设计

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Linux平台的智能监控和运动检测系统[J]. 夏纪冬,刘子龙,韩光鲜.  电子测量技术. 2017(03)
[2]基于W5300的以太网接口设计[J]. 乔立岩,梁宇,赵浩然,朱建平.  电子测量技术. 2012(07)
[3]基于LINUX的TCP/IP网络通信研究[J]. 丁艳会,郝俊寿.  计算机安全. 2008(12)
[4]嵌入式TCP通信的速度研究[J]. 祝裕平,邵平凡.  软件导刊. 2007(15)
[5]Linux下EtherNet/IP协议的实现[J]. 顾德英,何风行.  仪器仪表学报. 2005(S2)

博士论文
[1]小动物PET单事件处理电子学的研究[D]. 邓佩佩.中国科学技术大学 2018
[2]LHAASO WCDA读出电子学时钟同步与数据传输研究[D]. 褚少平.中国科学技术大学 2017

硕士论文
[1]基于TCP/IP的PET高速数据传输系统设计[D]. 胡启斌.成都理工大学 2016
[2]基于PET的高速数据传输系统的研究与设计[D]. 李国仁.成都理工大学 2013



本文编号：3560384