本文關鍵詞：基于SFP光纖通信接口的高速IQ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在現(xiàn)代無線電通信系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)和衛(wèi)星導航通信系統(tǒng)中,由于軟件無線電技術快速發(fā)展,現(xiàn)在的ADC(analog to digital converter)可以直接對中頻信號進行采集,得到數(shù)字化的中頻信號。數(shù)字化的中頻信號經過正交下變頻,產生高速基帶IQ數(shù)據(jù)。在研發(fā)這些通信系統(tǒng)過程中,需要對測試數(shù)據(jù)進行定量的分析。因此需要一個高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)把這些數(shù)據(jù)實時傳輸給數(shù)據(jù)處理器。同時,高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)還可以把存儲的測試數(shù)據(jù)進行回放。本論文主要研究基于SFP光纖通信接口與Aurora IP核的光通信技術、PCIe總線通信技術,研究工作主要包括以下幾個方面:(1)根據(jù)項目指標要求,設計高速IQ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的總體方案。(2)根據(jù)高速IQ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)方案中對光通信模塊設計指標的要求,首先,逐層對光通信模塊的協(xié)議層工作原理進行分析;然后根據(jù)光通信模塊的協(xié)議要求,設計數(shù)據(jù)傳輸速率從125Mbps-3.125Gbps可調的SFP光收發(fā)器;同時利用FPGA的Aurora IP核實現(xiàn)光通信模塊的協(xié)議層中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層;最后,設計了Aurora IP核用戶邏輯層的幀數(shù)據(jù)發(fā)送單元、幀數(shù)據(jù)接收單元,并進行功能仿真與分析。(3)根據(jù)高速IQ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)方案中對PCIe總線設計指標的要求,首先,對PCIe總線協(xié)議層進行逐層分析。其次,調用FPGA的IP核資源,生成PCIe2.0協(xié)議硬核。最后,重點對PCIe總線的應用層的發(fā)送邏輯單元與接收邏輯單元進行設計。(4)在硬件電路基礎之上,首先對光通信模塊進行誤碼率測試,測試結果滿足數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對誤碼率的要求。其次,通過抓取應用層的數(shù)據(jù)包,對PCIe總線的DMA(direct memorary access)讀寫分別進行測試,測試結果表明滿足數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸速率的要求。最后,在整體系統(tǒng)測試中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)最高數(shù)據(jù)速率可達264MBps,并且可以穩(wěn)定、可靠地傳輸數(shù)據(jù)。
【關鍵詞】：SFP光收發(fā)器 Aurora IP核 PCIe2.0硬核
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及目的10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 光纖通信接口國內外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 高速串行收發(fā)器技術國內外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 PCIe總線國內外研究現(xiàn)狀14
• 1.3 課題研究內容及章節(jié)架構14-16
• 2 高速IQ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計16-21
• 2.1 高速IQ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計原則16
• 2.1.1 最優(yōu)化設計原則16
• 2.1.2 可靠性設計原則16
• 2.1.3 最簡化設計原則16
• 2.2 高速IQ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)性能指標要求16-17
• 2.3 高速IQ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)性能指標分析17-18
• 2.4 高速IQ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)總體設計方案18-20
• 2.5 本章小結20-21
• 3 光通信模塊設計與實現(xiàn)21-37
• 3.1. 光通信模塊的協(xié)議21-24
• 3.1.1 物理介質相關子層PMD21-22
• 3.1.2 物理介質連接子層PMA22
• 3.1.3 物理編碼子層PCS22
• 3.1.4 數(shù)據(jù)鏈路層22-23
• 3.1.5 用戶邏輯層時序分析23-24
• 3.2 SFP光纖通信接口的硬件電路設計24-31
• 3.2.1 SFP光纖通信接口電路實現(xiàn)方案25
• 3.2.2 MAX3711芯片電路結構與功能25-27
• 3.2.3 SFP光纖通信接口的TOSA組件與ROSA組件27-28
• 3.2.4 SFP光纖通信接口的發(fā)射接收電路設計28-29
• 3.2.5 SFP光纖通信接口的監(jiān)測電路設計29-31
• 3.3 AURORA IP核的FPGA實現(xiàn)31-33
• 3.4 AURORA IP核用戶層邏輯33-35
• 3.4.1 AuroraIP核邏輯結構33
• 3.4.2 幀數(shù)據(jù)發(fā)送接收單元設計33-35
• 3.5 AURORA IP核的功能仿真與分析35-36
• 3.6 本章小結36-37
• 4 基于FPGA的PCI EXPRESS總線設計與實現(xiàn)37-50
• 4.1 PCI-E總線協(xié)議分析37-43
• 4.1.1 PCI EXpress總線PC體系結構37-38
• 4.1.2 PCI Express總線的層次結構38-43
• 4.2 PCI-E總線的FPGA實現(xiàn)43-49
• 4.2.1 PCI-E IP Core的生成43-44
• 4.2.2 PCI-E IP Core的結構44-45
• 4.2.3 PCI-E的應用層邏輯單元設計45-49
• 4.3 本章小結49-50
• 5 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)測試及結果分析50-59
• 5.1 基本功能測試50-56
• 5.1.1 光通信模塊調試50-52
• 5.1.2 PCIe總線的DMA讀寫測試52-56
• 5.2 系統(tǒng)整體性能測試56-58
• 5.3 本章小結58-59
• 6 總結與展望59-61
• 6.1 總結59
• 6.2 展望59-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果65-66
• 致謝66-67

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本文編號：346585