本文關鍵詞：基于FPGA的光纖通信數據傳輸技術研究

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【摘要】：半實物仿真系統(tǒng)作為制導武器的主要試驗和評估手段,其對數據量和數據傳輸速率的需求不斷提高,現有的數據傳輸方式已經不能滿足半實物仿真系統(tǒng)日益增長的需求。本文旨在解決與中國空空導彈研究院某半實物仿真合作項目中數據傳輸速率慢的問題,提出利用FPGA實時性強等特點實現光纖通信這種高速數據傳輸方式。本文提出的基于FPGA的光纖通信數據傳輸系統(tǒng),可以廣泛應用在國防軍事和醫(yī)療衛(wèi)生等領域。本文主要研究內容如下:首先,研究討論開放式系統(tǒng)互聯(lián)(OSI,Open System Interconect)參考模型。提出包括物理層、傳輸層以及應用層在內的光纖數據傳輸模型,在此基礎上設計光纖傳輸協(xié)議,確定光纖傳輸幀格式和數據編碼規(guī)則。在此基礎上,提出光纖通信數據傳輸系統(tǒng)總體方案。其次,規(guī)劃光纖通信數據傳輸系統(tǒng)整體硬件方案,完成系統(tǒng)各部分原理圖及PCB設計。在光纖數據收發(fā)卡中使用集成化的光電轉換方案實現光纖傳輸模型的物理層連接,應用串并轉換芯片(SERDES)完成數據的轉換;在PCI板卡中,使用PCI總線協(xié)議專用轉換芯片,將復雜PCI總線協(xié)議轉換為易于處理和控制的本地總線協(xié)議;采取FPGA這種先進的數字處理技術完成對數據的編解碼以及數據幀格式的定義,實現光纖傳輸模型中傳輸層和應用的功能,并利用FPGA完成對PCI總線協(xié)議專用轉換芯片時序控制,實現對整個系統(tǒng)的邏輯控制。然后,完成系統(tǒng)邏輯控制的模塊化程序設計。根據FPGA模塊化的設計原則對系統(tǒng)軟件進行模塊劃分,其中包括:本地總線協(xié)議控制模塊、數據緩存模塊、光纖收發(fā)控制模塊以及數據編解碼模塊。各個模塊協(xié)同工作,完成系統(tǒng)的邏輯控制。最后,搭建包括工控機、PCI板卡、光纖數據發(fā)送卡、光纖數據接收板卡以及測試PC在內的光纖通信數據傳輸系統(tǒng)測試平臺,對系統(tǒng)內各個部分的功能進行測試,完成對系統(tǒng)性能指標的評估。
【關鍵詞】：光纖通信 PCI FPGA
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN791;TN929.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題來源、目的及意義8-9
• 1.1.1 課題來源8
• 1.1.2 課題目的及意義8-9
• 1.2 國內外研究現狀及分析9-11
• 1.2.1 光纖通信發(fā)展概況9-10
• 1.2.2 PCI總線發(fā)展概況10-11
• 1.3 本文主要研究內容11-13
• 第2章 光纖通信數據傳輸系統(tǒng)總體方案13-22
• 2.1 數據通信模型研究13-16
• 2.1.1 數據通信協(xié)議與層次13
• 2.1.2 OSI參考模型13-15
• 2.1.3 光纖數據傳輸模型15-16
• 2.2 系統(tǒng)方案16-21
• 2.2.1 PCI總線接口方案16-17
• 2.2.2 光纖接口方案17-20
• 2.2.3 邏輯控制及數據存儲方案20-21
• 2.3 本章小結21-22
• 第3章 光纖通信數據傳輸系統(tǒng)硬件設計22-45
• 3.1 系統(tǒng)整體硬件方案22-23
• 3.2 光纖接口電路23-28
• 3.2.1 光電轉換模塊23-26
• 3.2.2 串并轉換模塊26-28
• 3.3 基于PCI9054 的PCI總線接口電路28-37
• 3.3.1 PCI總線控制技術研究28-32
• 3.3.2 PCI9054 及其寄存器配置32-36
• 3.3.3 PCI總線接口電路36-37
• 3.4 FPGA及其外圍硬件電路37-44
• 3.4.1 FPGA選型及配置方案38-40
• 3.4.2 FPGA及其時鐘電路設計40-42
• 3.4.3 電源模塊設計42-43
• 3.4.4 存儲單元設計43-44
• 3.5 本章小結44-45
• 第4章 光纖通信數據傳輸系統(tǒng)控制邏輯設計45-56
• 4.1 系統(tǒng)整體邏輯架構45-46
• 4.2 光纖接口FPGA邏輯設計46-53
• 4.2.1 光纖傳輸協(xié)議46-47
• 4.2.2 光纖數據信號編碼47-50
• 4.2.3 FPGA邏輯設計50-53
• 4.3 PCI9054 控制單元FPGA邏輯設計53-55
• 4.4 本章小結55-56
• 第5章 系統(tǒng)測試驗證及性能評估56-63
• 5.1 PCI總線接口測試56-60
• 5.2 光纖接口測試60-61
• 5.3 整體測試及性能評估61-62
• 5.4 本章小結62-63
• 結論63-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果68-70
• 致謝70

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

1 吳德銘,陸達;高速通信中基于FPGA的PCI總線接口研究與設計[J];計算機應用;2005年11期

中國碩士學位論文全文數據庫 前4條

1 王明芳;基于CPCI總線的高速數據光纖傳輸系統(tǒng)研究[D];中國科學院研究生院（電子學研究所）;2006年

2 韓晗;基于FPGA的實時數字化光纖傳輸方案研究[D];浙江大學;2010年

3 廖加文;基于FPGA的高清視頻光纖傳輸系統(tǒng)的研究與實現[D];中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所）;2013年

4 劉國成;誘餌彈紅外輻射建模及調光器陣列控制系統(tǒng)設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

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本文編號：934953