正电子二维多普勒谱仪中网络传输模块的设计

论文摘要

双探头二维多普勒展宽谱仪是一种符合数据测量系统,它是核仪器的组成部分之一,在材料研究中有着广泛的应用。其中的数字处理电路负责对前端电路所传来的核事件的信号进行分析和记录,并传送至主控计算机。为保证数据发往主控计算机过程中高速,可靠传输,本工作针对双探头二维多普勒仪器中的数字信号传输电路模块,进行设计和仿真。本文根据实际要求分析所用的TCP/IP网络协议和WISHBONE片上总线协议的优点,利用verilog语言,设计了FPGA网络传输模块Net,并对网络传输模块进行了模拟仿真和综合。通过对仿真结果的分析,验证了网络传输模块在传输过程中的可靠性和稳定性,达到了保证了数据高速高效传输的要求。网络传输模块实现了ARP、ICMP和UDP协议,保证数据以100Mbps全双工模式在设备端与主控计算机之间传输;且结构简单,移植方便,具有一定的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 FPGA 简介
• 1.2 FPGA 在符合数据系统中的应用
• 1.3 论文结构和主要内容
• 2 系统总体结构设计
• 2.1 符合系统结构和内部网络传输模块
• 2.1.1 符合系统整体结构
• 2.1.2 网络传输模块结构
• 2.1.3 传输协议设计
• 2.1.4 总线协议设计
• 2.2 硬件选型
• 2.2.1 FPGA 芯片
• 2.2.2 物理层芯片
• 2.2.3 其他芯片
• 2.3 本章小结
• 3 MAC 模块整体结构设计
• 3.1 数据接收模块RX MODULE
• 3.1.1 接收计数器模块
• 3.1.2 CRC 校验模块
• 3.1.3 地址识别模块
• 3.1.4 接收状态机
• 3.2 数据发送模块TX MODULE
• 3.2.1 发送计数器模块
• 3.2.2 CRC 模块
• 3.2.3 随机数模块
• 3.2.4 发送状态机
• 3.3 MAC 控制模块
• 3.3.1 控制帧的检测
• 3.3.2 控制帧的产生
• 3.3.3 控制模块与发送/接收MAC 接口
• 3.3.4 PAUSE 时间与时隙
• 3.4 MAC 状态模块
• 3.5 MAC 寄存器模块
• 3.6 WISHBONE 接口模块
• 3.7 MII 模块
• 3.8 MAC 帧的封装
• 3.9 本章小结
• 4 网络传输模块设计
• 4.1 HOST 模块
• 4.2 DMA 模块
• 4.2.1 接收帧的分析
• 4.2.2 ARP 协议的请求和应答
• 4.2.3 ICMP 的实现
• 4.2.4 UDP 的实现
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 Host 模块控制结果的分析
• 4.3.2 DMA 模块的结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 结论与总结
• 致谢
• 参考文献