PCI-E总线FC-AE-1553接口卡研制

论文摘要

MIL-STD-1553B总线以高的可靠性和实时性自问世以来在机载系统总线中一直处于主流地位。随着航空航天电子总线的发展,设备间的互联性能以及对数据吞吐能力的要求也在逐步提升,而基于光纤通道技术的FC-AE-1553总线由于在数据传输带宽、网络性能等方面的优势成为继MIL-STD-1553B总线后的军用总线。本文经过对FC协议以及FC-AE-1553协议的深入分析,并对PC机上常见的总线PCI Express中数据传输方法进行了研究,研制了一种用于支持FC-AE-1553总线网络设备的接口卡。该接口卡的硬件部分包括光纤高速收发接口、FPGA控制部分以及与上位机通信的PCI Express总线接口部分。在光纤收发接口部分实现了光信号和差分串行电信号以及串行数据和10位的并行数据的转换;FPGA控制部分通过对接收通道和发送通道的设计实现了对并行数据的接收和发送,并根据FC的协议实现了端口状态机以及流量控制的功能;PCI Express总线接口部分采用PEX8311作为上位机与本地数据传输的桥接芯片,提高了板卡设计的可靠性。最后,经过对FC-AE-1553接口卡的硬件测试以及功能性测试,结果表明,本文研制的FC-AE-1553接口卡能正常的完成数据收发功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 FC 以及FC-AE-1553 发展分析
• 1.2.2 PCI Express 发展现状分析
• 1.3 主要研究内容及结构
• 第2章 光纤通道协议及接口卡功能分析
• 2.1 FC 协议概述
• 2.1.1 FC 的帧和信号协议
• 2.1.2 FC-AE-1553 协议
• 2.2 技术指标分析
• 2.2.1 接口卡硬件指标
• 2.2.2 接口卡性能指标
• 2.2.3 接口卡功能分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 硬件电路设计
• 3.1 硬件总体设计方案
• 3.2 光纤高速收发接口部分
• 3.2.1 光接口模块与传输介质
• 3.2.2 串并转换芯片
• 3.3 PEX8311 桥接电路部分
• 3.3.1 PEX8311 桥接电路
• 3.3.2 PEX8311 数据传输模式
• 3.4 FPGA 控制器部分
• 3.5 接口卡供电设计
• 3.6 PCB 设计注意事项
• 3.6.1 高速电路板信号完整性设计方案
• 3.6.2 PCI Express 接口及FC 接口PCB 设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 FPGA 控制逻辑设计
• 4.1 接口卡FPGA 控制逻辑框图
• 4.2 光纤通道物理收发接口设计
• 4.3 接收通道设计
• 4.3.1 解码及检测模块
• 4.3.2 数据帧接收处理模块
• 4.4 发送通道设计
• 4.4.1 链路控制发送模块
• 4.4.2 帧头及数据发送模块
• 4.5 端口状态机模块设计
• 4.6 流量控制模块设计
• 4.7 PEX8311 本地总线接口
• 4.7.1 本地寄存器定义
• 4.7.2 对本地端的读写操作
• 4.8 本章小结
• 第5章 接口卡的调试和验证
• 5.1 调试方案及步骤
• 5.1.1 电源网络检测和调试
• 5.1.2 FPGA 简单测试
• 5.1.3 PEX8311 驱动安装
• 5.1.4 PEX8311 配置ROM 测试
• 5.1.5 PEX8311 通信测试
• 5.2 接口卡功能测试
• 5.2.1 发送通道测试
• 5.2.2 接收通道测试
• 5.2.3 端口状态机测试
• 5.2.4 帧传输测试
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢