VLBI标准接口数据输入模块和数据输出模块的设计及FPGA实现

论文摘要

甚长基线干涉测量（VLBI）是天文学和测地学研究中的重要观测技术之一。由于它具有国际性的特点，近年来人们提出了VLBI标准接口的概念，并迅速制定了相关规范。为了与国际VLBI站保持同步，上海天文台的VLBI设备在将来也需要具有VLBI标准接口，因此如何实现VLBI标准接口是一个值得研究的课题。 本文主要阐述基于FPGA实现VLBI标准接口数据输入模块和数据输出模块。最前两章介绍了VLBI技术原理及VLBI标准接口的发展；第三章简要介绍了开发环境和验证工具；第四章详细描述了分别为两个模块搭建的测试系统；第五章和第六章分别阐述了数据输入模块和数据输出模块的具体实现，包括模块划分、子模块的内部结构以及主要信号之间的时序关系。第七章给出了测试方案和验证结果。 设计选用硬件描述语言VHDL，在综合开发环境ISE中完成编码、综合、布局布线，在Modelsim中进行时序仿真，最终下载到Insight公司的Virtex-Ⅱ评估板中进行在线验证。测试结果证明本设计实现了VLBI标准接口数据输入模块和数据输出模块的功能。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 设计目标
• 1.4 设计内容
• 第二章 VLBI数据传输系统的发展
• 2.1 VLBI数据记录／回放系统
• 2.2 e-VLBI
• 2.3 VSI-H规范
• 2.3.1 数据传输系统的结构
• 2.3.2 数据输入模块
• 2.3.3 数据输出模块
• 2.3.4 信号时序关系
• 2.4 VSI-S规范
• 2.4.1 通讯模型和协议
• 2.4.2 命令、询问和响应的语法
• 2.4.3 命令集合
• 2.5 VSI-E规范
• 2.6 Mark 5B系统
• 2.6.1 FPDP总线
• 2.6.2 Mark 5B磁盘帧格式
• 第三章 开发工具简介
• 3.1 FPGA简介
• 3.2 FPGA的选择
• 3.3 开发软件简介
• 第四章 测试系统的搭建
• 4.1 测试系统结构
• 4.1.1 超级终端设置
• 4.1.2 通用异步收发器
• 4.1.3 命令解释模块
• 4.1.4 数据源
• 4.1.5 嵌入式逻辑分析仪
• 4.2 命令和参数
• 4.2.1 DIM命令和参数
• 4.2.2 DOM命令和参数
• 第五章 数据输入模块的实现
• 5.1 DIM框图
• 5.2 子模块描述
• 5.2.1 比特流屏蔽字分解引擎
• 5.2.2 交叉选择模块
• 5.2.3 采样时钟使能信号产生器
• 5.2.4 扇出单元
• 5.2.5 数据字FIFO
• 5.2.6 数据观测时间时钟
• 5.2.7 帧头产生器
• 5.2.8 循环冗余校验
• 5.2.9 帧头FIFO
• 5.2.10 磁盘帧控制器
• 5.2.11 磁盘帧FIFO
• 5.2.12 输出控制器
• 第六章 数据输出模块的实现
• 6.1 DOM框图
• 6.2 模块描述
• 6.2.1 去除帧头模块
• 6.2.2 输入缓冲器
• 6.2.3 扇入单元
• 6.2.4 交叉选择模块
• 6.2.5 延迟单元
• 6.2.6 数据缓冲器
• 6.2.7 控制器
• 6.2.8 重构时钟产生器
• 6.2.9 请求观测时间时钟
• 第七章 系统验证与测试
• 7.1 DIM部分
• 7.1.1 对比特流屏蔽字分解引擎的验证
• 7.1.2 对交叉选择模块的验证
• 7.1.3 对扇出模块的验证
• 7.1.4 对DIM整体的验证
• 7.2 DOM部分
• 7.2.1 对去除帧头模块的验证
• 7.2.2 对扇入单元的验证
• 7.2.3 对延迟单元的验证
• 7.2.4 对DOM整体的验证
• 7.3 DIM与DOM相连
• 第八章 总结
• 参考文献
• 个人简历
• 附录