论文摘要
国家863项目“飞行控制计算机系统FC通信卡研制”的任务是研究设计符合CPCI总线标准的FC通信卡,本课题是这个项目的进一步引伸,在其基础上设计出满足SCI/RT协议的接口模型,并在每个SCI/RT通信节点中加入数据的优先级判断,从而满足数据传输的实时性要求。本文以此为背景,对基于FPGA的SCI/RT节点进行研究与实现。论文先概述SCI协议和SCI/RT协议,并分析两者的异同点。而后介绍数字硬件开发的一些基础,再介绍SCI/RT接口的总体及详细设计,并对最终硬件逻辑进行仿真测试。SCI/RT节点模型包含发送和接收存储器、旁路FIFO、地址解码、状态管理寄存器、多路复用器、Aurora模块和高速串行通信接口等利用FPGA上的块RAM实现发送和接收存储器;设计一个同步FIFO实现旁路FIFO;利用FPGA内嵌的RocketIO高速串行收发器实现主机之间的高速串行通信,并利用Aurora IP核实现了Aurora链路层协议;地址解码和多路复合分别被实现在控制逻辑中;最后采用OPB-PCI桥接核实现了CPCI接口逻辑。本课题采用SOPC方案来实现FPGA逻辑设计。采用Verilog硬件描述语言实现旁路FIFO;采用VHDL硬件描述语言来实现Aurora链路层模块。在Xilinx ISE中分别实现旁路FIFO和Aurora模块的功能及时序仿真;最后在EDK中实现整体设计,下载到开发板上,并利用ChipScope Pro在线逻辑分析仪对设计进行验证,比较仿真结果满足预先的期望,从而证明了该硬件逻辑设计的正确性和可行性。论文最后对研究工作进行了总结,指出开发中存在的不足,提出了进一步的改进方案。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 概述1.2 项目来源及意义1.3 研究内容及创新点1.4 论文组织结构第二章 SCI/RT协议及其标准综述2.1 SCI协议2.1.1 SCI节点结构及运行机制2.1.2 SCI环的拓扑结构2.1.3 SCI协议对实时任务支持的不足之处2.2 实时控制系统和实时通信网络特点2.3 SCI/RT的基本特点和标准2.3.1 SCI/RT协议特点2.3.2 SCI/RT协议标准第三章 数字系统硬件开发基础3.1 数字系统硬件设计概述3.1.1 传统的硬件电路设计方法3.1.2 用硬件描述语言（HDL）的硬件电路设计方法3.1.3 IP核3.2 FPGA简介3.2.1 FPGA概述3.2.2 FPGA设计流程3.3 Xilinx SOPC集成开发环境EDK3.3.1 EDK概述3.3.2 EDK系统描述文件3.3.3 EDK开发流程3.4 通信卡硬件开发平台3.4.1 通信卡硬件结构3.4.2 Virtex-Ⅱ Pro FPGA芯片3.4.3 SFP光收发模块3.4.4 时钟产生模块3.4.5 FPGA的配置及ISP配置PROM第四章 SCI/RT接口硬件的总体设计4.1 SCI/RT接口卡总体逻辑划分4.2 PowerPC 405处理器嵌入式系统4.2.1 CoreConnect总线和CPCI总线4.2.2 系统地址空间分配4.2.3 OPB-PCI桥4.3 SCI/RT接口4.3.1 接收存储器（RxBram）和发送存储器（TxBram）4.3.2 旁路FIFO4.3.3 地址解码和MUX4.3.4 状态管理寄存器4.3.5 Aurora核通信模块第五章 SCI/RT接口硬件详细设计及实现5.1 设计中使用的传输帧的类型和格式5.1.1 初始化数据帧格式5.1.2 文件数据帧格式5.1.3 文件传输过程5.2 SCI/RT接口的具体实现5.2.1 Aurora核的实现5.2.2 状态管理寄存器的实现5.2.3 接收和发送存储器的实现5.2.4 旁路FIFO的实现5.2.5 地址解码和MUX的实现5.3 SCI/RT接口的工作流程5.3.1 寻找接收方5.3.2 发送数据5.3.3 转发数据5.3.4 接收数据5.3.5 发送结束传输包第六章 系统通信综合测试及性能分析6.1 通信卡驱动程序的开发6.1.1 WDM驱动开发环境介绍6.1.2 WDM驱动程序的实现6.2 通信卡应用程序的开发6.3 系统测试及Chipscope验证6.3.1 Chipscope验证6.3.2 仿真结果分析第七章 结束语7.1 工作总结7.2 存在的问题及今后改进方向参考文献攻读硕士学位期间发表的论文致谢
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标签：旁路论文; 实时性论文; 优先级判定论文; 高速串行通信论文;
