發(fā)布時間：2021-12-31 13:58

　　基于多通道半導(dǎo)體探測器的醫(yī)學儀器,例如小動物PET、SPECT等,具有前端模塊復(fù)雜、通道數(shù)多、空間有限、對數(shù)據(jù)傳輸速度和準確性要求高等特點。針對這一需求,采用SiTCP技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。SiTCP是一款占用邏輯資源少、模塊化結(jié)構(gòu)清晰的IP軟核,可以十分便捷的移植到FPGA芯片中,用戶可根據(jù)需求進行靈活的修改。此外,該技術(shù)具有電路尺寸小、外部接口簡單等優(yōu)點,加快了硬件電路的設(shè)計和使用。設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA的SiTCP的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),傳輸速率達到367 Mbps。 

【文章來源】：電子測量技術(shù). 2020,43(16)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

SiTCP使用示例

為了在FPGA中實現(xiàn)SiTCP的功能,本文結(jié)合SiTCP的官方數(shù)據(jù)手冊中提供的資料,在Vivado下進行了模塊化編程。標準網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議龐大且復(fù)雜,為了減少協(xié)議集使其能夠在單個芯片上實現(xiàn),SiTCP采用PC所需的最小協(xié)議集,一次只處理一個TCP鏈接,通過使用套接字標準OS功能進行通信,TCP處理是非阻塞的,即它采用基于流水線的電路設(shè)計,同時處理接收和發(fā)送。SiTCP芯片充分利用了模塊化設(shè)計的優(yōu)點,采用以太網(wǎng)進行通訊,可靠性高、靈活性高、性價比也很高。其具體實現(xiàn)方式如圖2所示。SiTCP的結(jié)構(gòu)框圖,這里顯示了主要的數(shù)據(jù)路徑。硬件的設(shè)計包含MAC模塊、TCP模塊、解析模塊、UDP慢速控制模塊和仲裁模塊[5]。MAC模塊處理以太網(wǎng)層,并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為MII信號;TCP模塊是主要模塊,處理TCP數(shù)據(jù)包。這個模塊控制外部電路的數(shù)據(jù)接口。解析模塊處理管理數(shù)據(jù)包即地址解析協(xié)議(ARP)和Internet控制報文協(xié)議(ICMP)。UDP塊處理RBCP包,并控制外部總線。最后,由仲裁模塊仲裁并選擇傳輸源[6]。

在實現(xiàn)慢速控制的UDP模塊,SiTCP只能接收識別RBCP數(shù)據(jù)包,如圖3所示,數(shù)據(jù)包從PC傳輸?shù)絊iTCP,以便控制SiTCP作為其總線主機工作的內(nèi)部總線。內(nèi)部總線由地址,數(shù)據(jù)和控制信號組成,采用簡單的總線訪問協(xié)議。當PC將數(shù)據(jù)寫入用戶電路時,它將地址和寫入數(shù)據(jù)存儲在UDP數(shù)據(jù)包中以傳輸?shù)絊iTCP,然后SiTCP中的總線主控器通過內(nèi)部總線將數(shù)據(jù)寫入用戶電路。當PC讀取數(shù)據(jù)時,它指定地址以使SiTCP將從用戶電路讀入的數(shù)據(jù)發(fā)送回PC。3 基于Linux上位機軟件編程設(shè)計

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]基于W5300的以太網(wǎng)接口設(shè)計[J]. 喬立巖,梁宇,趙浩然,朱建平.  電子測量技術(shù). 2012(07)
[3]基于LINUX的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信研究[J]. 丁艷會,郝俊壽.  計算機安全. 2008(12)
[4]嵌入式TCP通信的速度研究[J]. 祝裕平,邵平凡.  軟件導(dǎo)刊. 2007(15)
[5]Linux下EtherNet/IP協(xié)議的實現(xiàn)[J]. 顧德英,何風行.  儀器儀表學報. 2005(S2)

博士論文
[1]小動物PET單事件處理電子學的研究[D]. 鄧佩佩.中國科學技術(shù)大學 2018
[2]LHAASO WCDA讀出電子學時鐘同步與數(shù)據(jù)傳輸研究[D]. 褚少平.中國科學技術(shù)大學 2017

碩士論文
[1]基于TCP/IP的PET高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計[D]. 胡啟斌.成都理工大學 2016
[2]基于PET的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D]. 李國仁.成都理工大學 2013



本文編號：3560384