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(jì)與實(shí)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(jī)載設(shè)備，主要用于采集存儲(chǔ)飛行時(shí)的海量數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)量多達(dá)幾十個(gè)GB，甚至上百GB，因此，如何提高海量數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)的時(shí)間就成為制約存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要因素。USB3.0接口在市場(chǎng)上已經(jīng)廣泛普及，具有即插即用、傳輸速度快、兼容性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備通信的標(biāo)準(zhǔn)總線，其最大傳輸帶寬可達(dá)5Gbps。在此背景下，，本文設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信接口的高速數(shù)據(jù)傳輸電路，實(shí)現(xiàn)了將記錄器中的大容量數(shù)據(jù)高速可靠的傳入計(jì)算機(jī)。 論文首先對(duì)課題研究背景、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和USB3.0接口協(xié)議進(jìn)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(jì)要求，在提出總體方案的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于ECC校驗(yàn)算法的大容量FLASH存儲(chǔ)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(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)說明，并對(duì)DDR2和FPGA之間的接口信號(hào)進(jìn)行了信號(hào)完整性仿真分析，確定了布局布線規(guī)則；在軟件設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)了USB3.0在從FIFO（SLAVE FIFO）工作模式下的GPIF II狀態(tài)機(jī)，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(yàn)測(cè)試結(jié)果和高速數(shù)據(jù)傳輸電路的測(cè)試結(jié)果。 本文設(shè)計(jì)的高速數(shù)據(jù)傳輸電路是通過USB3.0接口來實(shí)現(xiàn)的與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，穩(wěn)定的實(shí)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(shí)時(shí)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(hào)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：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(chǔ)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(duì)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(chǔ)方案設(shè)計(jì)20-29
• 3.1 數(shù)據(jù)記錄器的主要指標(biāo)20
• 3.2 數(shù)據(jù)記錄器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)20-22
• 3.3 存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)22-28
• 3.3.1 存儲(chǔ)單元硬件設(shè)計(jì)22-24
• 3.3.2 存儲(chǔ)單元軟件設(shè)計(jì)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(jì)29-54
• 4.1 硬件電路整體方案設(shè)計(jì)29-30
• 4.2 USB3.0 接口設(shè)計(jì)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(jì)31-36
• 4.3 DDR2 SDRAM 接口設(shè)計(jì)36-40
• 4.4 FPGA 選型及外圍電路設(shè)計(jì)40-41
• 4.5 電源模塊設(shè)計(jì)41-43
• 4.6 硬件 PCB 設(shè)計(jì)43-52
• 4.6.1 信號(hào)完整性44-47
• 4.6.2 PCB 板設(shè)計(jì)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(jì)54-72
• 5.1 片上 FIFO 設(shè)計(jì)54-56
• 5.2 DDR2 控制器設(shè)計(jì)56-62
• 5.2.1 DDR2 IP 核參數(shù)介紹57-59
• 5.2.2 DDR2 IP 核設(shè)計(jì)59-61
• 5.2.3 DDR2 IP 核控制模塊設(shè)計(jì)61-62
• 5.3 USB3.0 模塊固件程序設(shè)計(jì)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(jì)67-71
• 5.4.1 GPIF II 設(shè)計(jì)67-69
• 5.4.2 從 FIFO 模塊 VHDL 程序設(shè)計(jì)69-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 6 系統(tǒng)測(cè)試72-78
• 6.1 存儲(chǔ)單元測(cè)試72-73
• 6.2 高速數(shù)據(jù)傳輸電路測(cè)試73-77
• 6.2.1 USB3.0 設(shè)備測(cè)試73-74
• 6.2.2 高速數(shù)據(jù)傳輸電路性能測(cè)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(xiàn)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：319717