本文關(guān)鍵詞：基于USB3.0接口的高速數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：數(shù)據(jù)記錄器作為一種重要的機載設(shè)備，主要用于采集存儲飛行時的海量數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)量多達幾十個GB，甚至上百GB，因此，如何提高海量數(shù)據(jù)傳入計算機的時間就成為制約存儲測試系統(tǒng)發(fā)展的一個重要因素。USB3.0接口在市場上已經(jīng)廣泛普及，具有即插即用、傳輸速度快、兼容性強的優(yōu)點，已經(jīng)成為計算機與外部設(shè)備通信的標準總線，其最大傳輸帶寬可達5Gbps。在此背景下，，本文設(shè)計了以FPGA為控制中心，DDR2SDRAM為高速大容量緩存，USB3.0接口作為與計算機進行數(shù)據(jù)通信接口的高速數(shù)據(jù)傳輸電路，實現(xiàn)了將記錄器中的大容量數(shù)據(jù)高速可靠的傳入計算機。 論文首先對課題研究背景、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和USB3.0接口協(xié)議進行了介紹，然后根據(jù)大容量數(shù)據(jù)記錄器的任務(wù)設(shè)計要求，在提出總體方案的基礎(chǔ)上設(shè)計了基于ECC校驗算法的大容量FLASH存儲器，并構(gòu)建了USB3.0+FPGA+DDR2SDRAM的高速數(shù)據(jù)傳輸電路系統(tǒng)框架。之后著重對高速數(shù)據(jù)傳輸電路的設(shè)計進行了詳細說明，并對DDR2和FPGA之間的接口信號進行了信號完整性仿真分析，確定了布局布線規(guī)則；在軟件設(shè)計部分，結(jié)合大容量記錄器的高速數(shù)據(jù)傳輸過程，設(shè)計了一種以FPGA內(nèi)部的片上小FIFO+DDR2SDRAM為架構(gòu)的高速緩存器，開發(fā)了USB3.0的固件程序，設(shè)計了USB3.0在從FIFO（SLAVE FIFO）工作模式下的GPIF II狀態(tài)機，完成了VHDL控制程序的編寫。在論文結(jié)束部分，給出了FLASH的ECC校驗測試結(jié)果和高速數(shù)據(jù)傳輸電路的測試結(jié)果。 本文設(shè)計的高速數(shù)據(jù)傳輸電路是通過USB3.0接口來實現(xiàn)的與計算機之間進行數(shù)據(jù)傳輸，穩(wěn)定的實現(xiàn)了150MB/s的數(shù)據(jù)傳輸，解決了大容量記錄器的數(shù)據(jù)傳輸速度瓶頸。而且通過利用FPGA的高速并行性和易于配置性應(yīng)用到諸如圖像數(shù)據(jù)的實時采集傳輸?shù)确矫嬉簿哂幸欢ǖ膮⒖甲饔谩?br/> 【關(guān)鍵詞】：USB3.0 DDR2SDRAM FPGA 信號完整性分析 高速數(shù)據(jù)傳輸
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：V241.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 課題來源10-11
• 1.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 存儲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 USB 總線的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本文的主要工作13-15
• 2 USB3.0 接口技術(shù)15-20
• 2.1 USB 3.0 和 USB2.0 對比15-16
• 2.2 USB 3.0 協(xié)議概述16-19
• 2.2.1 協(xié)議結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2.2 包介紹17-18
• 2.2.3 USB3.0 數(shù)據(jù)傳輸類型18
• 2.2.4 USB3.0 編解碼18-19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 3 大容量數(shù)據(jù)記錄器與存儲方案設(shè)計20-29
• 3.1 數(shù)據(jù)記錄器的主要指標20
• 3.2 數(shù)據(jù)記錄器系統(tǒng)方案設(shè)計20-22
• 3.3 存儲單元設(shè)計22-28
• 3.3.1 存儲單元硬件設(shè)計22-24
• 3.3.2 存儲單元軟件設(shè)計24-28
• 3.4 本章小結(jié)28-29
• 4 高速數(shù)據(jù)傳輸硬件電路設(shè)計29-54
• 4.1 硬件電路整體方案設(shè)計29-30
• 4.2 USB3.0 接口設(shè)計30-36
• 4.2.1 CYUSB3014 控制芯片介紹30-31
• 4.2.2 USB3.0 模塊硬件電路設(shè)計31-36
• 4.3 DDR2 SDRAM 接口設(shè)計36-40
• 4.4 FPGA 選型及外圍電路設(shè)計40-41
• 4.5 電源模塊設(shè)計41-43
• 4.6 硬件 PCB 設(shè)計43-52
• 4.6.1 信號完整性44-47
• 4.6.2 PCB 板設(shè)計47-52
• 4.7 本章小結(jié)52-54
• 5 高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)軟件設(shè)計54-72
• 5.1 片上 FIFO 設(shè)計54-56
• 5.2 DDR2 控制器設(shè)計56-62
• 5.2.1 DDR2 IP 核參數(shù)介紹57-59
• 5.2.2 DDR2 IP 核設(shè)計59-61
• 5.2.3 DDR2 IP 核控制模塊設(shè)計61-62
• 5.3 USB3.0 模塊固件程序設(shè)計62-67
• 5.3.1 USB3.0 固件程序概述62-63
• 5.3.2 固件程序編寫63-67
• 5.4 同步從 FIFO 設(shè)計67-71
• 5.4.1 GPIF II 設(shè)計67-69
• 5.4.2 從 FIFO 模塊 VHDL 程序設(shè)計69-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 6 系統(tǒng)測試72-78
• 6.1 存儲單元測試72-73
• 6.2 高速數(shù)據(jù)傳輸電路測試73-77
• 6.2.1 USB3.0 設(shè)備測試73-74
• 6.2.2 高速數(shù)據(jù)傳輸電路性能測試74-77
• 6.3 本章小結(jié)77-78
• 總結(jié)與展望78-80
• 結(jié)論78
• 展望78-80
• 參考文獻80-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果83-84
• 致謝84-85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉妍秀;;USB3.0體系結(jié)構(gòu)及發(fā)展前景[J];長春大學(xué)學(xué)報;2010年10期

2 陳靚;孫運強;;基于FPGA的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J];裝備制造技術(shù);2009年12期

3 王太豪;;基于USB3.0的數(shù)據(jù)傳輸在數(shù)字印刷機中的應(yīng)用[J];電子制作;2013年08期

4 李澤明;楊燕姣;張會新;;一種Nand Flash ECC校驗設(shè)計及FPGA實現(xiàn)[J];電視技術(shù);2013年17期

5 陳穎瑩;;USB 3.0加速前進——專訪USB-IF的總裁兼首席運營官Jeff Ravencraft[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2011年05期

6 叢秋波;;USB3.0靈活極速外設(shè)控制器滿足更多應(yīng)用需求[J];電子設(shè)計技術(shù);2011年06期

7 劉泳銳;張彥軍;劉龍飛;雷建勝;;8b/10b編碼實現(xiàn)LVDS交流耦合傳輸中的直流平衡[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2012年35期

8 郭小兵;孟丁;李圣昆;任勇峰;單彥虎;;基于遙測存儲系統(tǒng)的信號源設(shè)計[J];計算機測量與控制;2013年01期

9 何光祖;楊錄;;EZ-USB FX3的GPIFⅡ接口時序設(shè)計[J];科技信息;2013年06期

10 段俊紅;韓煉冰;王松;劉鴻博;;USB3.0數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議分析及實現(xiàn)[J];信息安全與通信保密;2013年12期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫賓;基于USB的通用數(shù)據(jù)記錄器的設(shè)計[D];西安工業(yè)大學(xué);2011年

2 于成毅;CAN總線數(shù)據(jù)記錄儀的研究與設(shè)計[D];中北大學(xué);2011年

3 房壯;基于嵌入式USB主機的飛空數(shù)據(jù)記錄器設(shè)計[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

4 丁海飛;基于雙平面技術(shù)的固態(tài)存儲器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];中北大學(xué);2012年

5 張偉;綜合參數(shù)記錄器中關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];中北大學(xué);2012年

6 鄭燕露;飛控數(shù)據(jù)記錄器及單元測試裝置的研制[D];中北大學(xué);2012年

7 李輝景;某大容量存儲器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];中北大學(xué);2008年

8 李海宏;可監(jiān)測型數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的研制[D];中北大學(xué);2008年

9 劉瑞;基于FLASH的高速圖像采集存儲系統(tǒng)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

10 賓玲;基于USB的飛控數(shù)據(jù)記錄器的研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于USB3.0接口的高速數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：319717