本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的光纖通信數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)研究

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【摘要】：半實(shí)物仿真系統(tǒng)作為制導(dǎo)武器的主要試驗(yàn)和評(píng)估手段,其對(duì)數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)傳輸速率的需求不斷提高,現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足半實(shí)物仿真系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的需求。本文旨在解決與中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院某半實(shí)物仿真合作項(xiàng)目中數(shù)據(jù)傳輸速率慢的問(wèn)題,提出利用FPGA實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)光纖通信這種高速數(shù)據(jù)傳輸方式。本文提出的基于FPGA的光纖通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),可以廣泛應(yīng)用在國(guó)防軍事和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,研究討論開(kāi)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(yīng)用層在內(nèi)的光纖數(shù)據(jù)傳輸模型,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)光纖傳輸協(xié)議,確定光纖傳輸幀格式和數(shù)據(jù)編碼規(guī)則。在此基礎(chǔ)上,提出光纖通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)總體方案。其次,規(guī)劃光纖通信數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)。在光纖數(shù)據(jù)收發(fā)卡中使用集成化的光電轉(zhuǎn)換方案實(shí)現(xiàn)光纖傳輸模型的物理層連接,應(yīng)用串并轉(zhuǎn)換芯片(SERDES)完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換;在PCI板卡中,使用PCI總線(xiàn)協(xié)議專(zhuān)用轉(zhuǎn)換芯片,將復(fù)雜PCI總線(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換為易于處理和控制的本地總線(xiàn)協(xié)議;采取FPGA這種先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)完成對(duì)數(shù)據(jù)的編解碼以及數(shù)據(jù)幀格式的定義,實(shí)現(xiàn)光纖傳輸模型中傳輸層和應(yīng)用的功能,并利用FPGA完成對(duì)PCI總線(xiàn)協(xié)議專(zhuān)用轉(zhuǎn)換芯片時(shí)序控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)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(shè)計(jì)。根據(jù)FPGA模塊化的設(shè)計(jì)原則對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行模塊劃分,其中包括:本地總線(xiàn)協(xié)議控制模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、光纖收發(fā)控制模塊以及數(shù)據(jù)編解碼模塊。各個(gè)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(jī)、PCI板卡、光纖數(shù)據(jù)發(fā)送卡、光纖數(shù)據(jù)接收板卡以及測(cè)試PC在內(nèi)的光纖通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái),對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部分的功能進(jìn)行測(cè)試,完成對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)的評(píng)估。
【關(guān)鍵詞】：光纖通信 PCI FPGA
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN791;TN929.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題來(lái)源、目的及意義8-9
• 1.1.1 課題來(lái)源8
• 1.1.2 課題目的及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)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(xiàn)發(fā)展概況10-11
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容11-13
• 第2章 光纖通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)總體方案13-22
• 2.1 數(shù)據(jù)通信模型研究13-16
• 2.1.1 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸模型15-16
• 2.2 系統(tǒng)方案16-21
• 2.2.1 PCI總線(xiàn)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(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案20-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 第3章 光纖通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換模塊23-26
• 3.2.2 串并轉(zhuǎn)換模塊26-28
• 3.3 基于PCI9054 的PCI總線(xiàn)接口電路28-37
• 3.3.1 PCI總線(xiàn)控制技術(shù)研究28-32
• 3.3.2 PCI9054 及其寄存器配置32-36
• 3.3.3 PCI總線(xiàn)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(shí)鐘電路設(shè)計(jì)40-42
• 3.4.3 電源模塊設(shè)計(jì)42-43
• 3.4.4 存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 光纖通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)控制邏輯設(shè)計(jì)45-56
• 4.1 系統(tǒng)整體邏輯架構(gòu)45-46
• 4.2 光纖接口FPGA邏輯設(shè)計(jì)46-53
• 4.2.1 光纖傳輸協(xié)議46-47
• 4.2.2 光纖數(shù)據(jù)信號(hào)編碼47-50
• 4.2.3 FPGA邏輯設(shè)計(jì)50-53
• 4.3 PCI9054 控制單元FPGA邏輯設(shè)計(jì)53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證及性能評(píng)估56-63
• 5.1 PCI總線(xiàn)接口測(cè)試56-60
• 5.2 光纖接口測(cè)試60-61
• 5.3 整體測(cè)試及性能評(píng)估61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果68-70
• 致謝70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 吳德銘,陸達(dá);高速通信中基于FPGA的PCI總線(xiàn)接口研究與設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2005年11期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 王明芳;基于CPCI總線(xiàn)的高速數(shù)據(jù)光纖傳輸系統(tǒng)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（電子學(xué)研究所）;2006年

2 韓晗;基于FPGA的實(shí)時(shí)數(shù)字化光纖傳輸方案研究[D];浙江大學(xué);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(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2013年

4 劉國(guó)成;誘餌彈紅外輻射建模及調(diào)光器陣列控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：934953