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基于CPCI的阵列信号处理机的设计及实现

作　者: 郭忠文
导　师: 何子述；徐彤
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: FPGA DSP SDRAM 光纤 链路口 CPCI
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


阵列信号处理的大运算量和高数据吞吐量对处理单元的处理能力和输入输出速度是个考验,本课题的目的就是设计一个基于CPCI机箱的阵列信号实时处理平台。本文的内容是设计并实现该平台中的高速信号处理板,板卡的作用是处理高速数据和给接收下一级送来的高速数据流。首先,本文介绍了阵列信号处理的发展状况,同时对与论文相关的高速信号处理,FPGA和DSP、光纤传输技术和大容量存储技术的发展过程进行了简单介绍。其次,本文就系统的设计方案给出了经验之谈。就如何实现高速信号处理提出了解决方案。给出了多片DSP实现高速信号处理的级联方式;给出了FPGA的配置及扩充存储容量的连接方案,并作一定探讨;给出了板内高速数据传输通道的设计方案。在该方案下,每路最快速度可达500MB/s;给出了板间信号传输模式的方案,在该方案下,每路最快速度可达150MB/s;给出了2路光纤接口的设计方案,在该方案下,每路的最快速度为3.75Gb/s,可作为传输数据的辅助通道。然后,本文就设计电路板的具体设计给出了介绍。从原理图到PCB的整体设计,到具体的每一部分:Link Port通信接口,光纤接口,CPCI接口等给出详细设计说明,并就每一部分的PCB走线及需要注意的事项做了必要说明。最后,本文介绍了硬件电路的调试和相关接口程序的设计。对于各部分的接口程序设计在软件工程的思想指导下做了一定的探索,并给出一定测试环境下的测试结果。本文设计并实现了一个高性能的CPCI信号处理板卡,板卡通过PCI接口与主机进行通信,配合相应的上位机软件以及下一级的存储板,前级处理板,可以组成一个比较理想的通用信号处理平台。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 课题背景及意义  10-11
  1.2 国内外相关技术的发展动态  11-15
    1.2.1 阵列信号处理发展现状  12-13
    1.2.2 SDRAM 存储技术的发展状况  13
    1.2.3 光纤传输的发展现状  13-14
    1.2.4 可编程逻辑器件的发展历史和现状  14-15
  1.3 本文的主要工作  15-16
第二章 信号处理板的系统设计  16-21
  2.1 系统的基本要求  16
  2.2 系统方案设计  16-17
  2.3 CPCI 总线技术  17-18
  2.4 DSP 的选型  18
  2.5 FPGA 的选型  18-19
  2.6 系统电源  19
  2.7 系统时钟  19-21
第三章 信号处理板的硬件设计  21-36
  3.1 概述  21
  3.2 系统电源设计  21-24
    3.2.1 系统各部分电源需求情况  21-22
    3.2.2 主要电源器件介绍  22
    3.2.3 整板电源供给图  22-24
  3.3 系统时钟设计  24-26
  3.4 FPGA 相关硬件设计  26-28
    3.4.1 FPGA 的配置电路  26-27
    3.4.2 I/O 引脚的划分  27
    3.4.3 FPGA 功能模块的划分  27-28
  3.5 DSP 电路设计  28-32
    3.5.1 DSP 简介  29-30
    3.5.2 多DSP 的级联和加载配置  30-32
  3.6 CPCI 接口设计  32-33
  3.7 Link Port 接口设计  33-36
    3.7.1 Link Port 协议简介  33-35
    3.7.2 Link Port 连接方案  35-36
第四章 处理板的PCB设计  36-42
  4.1 PCB 板卡设计  36-37
  4.2 PCB 分层方案  37-38
  4.3 PCB 设计要点  38-42
    4.3.1 线宽、线厚和电流之间的关系  38-39
    4.3.2 走线设计  39-42
第五章 调试及接口设计  42-59
  5.1 系统电源的测试  42
  5.2 FPGA 调试相关工具介绍  42-44
    5.2.1 ISE10.1 介绍  42
    5.2.2 XilinxISE10.1 开发介绍  42-43
    5.2.3 ChipScope Pro Analyzer10.1 开发介绍  43-44
  5.3 FPGA 的基本电路测试  44-45
    5.3.1 FPGA的配置电路测试  44-45
    5.3.2 FPGA 的时钟测试  45
  5.4 SDRAM 接口调试  45-54
    5.4.1 SDRAM 在FPGA 中的调试  45-49
    5.4.2 SDRAM 在DSP 中的调试  49-54
  5.5 CPCI 接口调试  54-57
    5.5.1 PCI测试实现  54-55
    5.5.2 PCI 测试方法及结果  55-57
    5.5.3 PCI测试结果分析  57
  5.6 LinkPort 接口调试  57-59
第六章 结论与展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-62
附录  62-65

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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