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高速数字记录系统中光纤下载卡的逻辑设计

发布时间:2020-06-30 20:07:05 阅读: 来源:车床厂家

数据记录及下载系统如图1所示,雷达信号预处理机将采样到的信号进行一系列处理工作,最后形成一路或多路的光纤数据,送交外面的两个分支。一个分支是送交雷达信号处理机,进行真正的雷达信号实时分析处理。这个分支我们不关心。另一个分支是通过RocketIO传送至一块或多块数据记录板。

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图1 数据记录及下载系统框图

数据记录在现场进行,存储到记录设备后,有两个用途,一是回放,即回放到雷达信号处理机中,复现进入时的情景;另一种是下载,即下载到本地微机上,对数据进行检查和处理。下载过程一般在实验室进行,下载方式有两种,一种是网络下载,另一种是光纤下载。

网络下载的缺点是速度慢,受网络带宽和芯片处理能力的限制,其传输速率一般为30~60Mb/s。优点是不需要额外的设备,只要设备支持网络通信即可。本地微机作为主控机,控制下载并存放下载的数据。

光纤下载是将记录设备的光口和专用的光纤下载卡互连,数据传输至光纤下载卡后,然后通过PCI总线转存至主机硬盘上。光纤下载的优点是下载速度快,采用Xilinx FPGA提供的高速串行链路IP核RocketIO,其下载速度可以达到2.5Gb/s,去掉开销也能达到2Gb/s,即250Mb/s,比网络下载提高了近一个数量级。缺点是普通微机没有光口,需要额外的光纤下载设备,插入本地微机,和记录设备对接,完成光纤下载。如图1中的粗黑的光纤和64位/66M的PCI总线就是供光纤下载之用。

光纤下载卡结构图2为光纤下载卡结构图。如图2所示,光纤下载设备的和核心为一块Xilinx的V2 pro系列FPGA,其外围有两组DDR,用于数据的缓存。为了和外部交换板的光口互连,还有一个光模块。下载设备的另一端通过PCI总线和主机相连,主机可以是X86处理器或PPC处理器。

图2 光纤下载卡结构

可见下载设备的硬件结构比较简洁,其复杂之处在于FPGA内部的逻辑的控制。在FPGA设计中,除需要例化MGT核,PCI核外还要设计控制逻辑进行数据传输的控制。

数据传输一般来说有三种方式,包括程序直接控制方式、中断控制方式和DMA方式。

程序直接控制方式就是由用户进程来直接控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。它的优点是控制简单,缺点是CPU和外围设备只能串行工作,CPU的大部分工作时间浪费在对外部数据的读取过程中,其利用率很低。

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