基于FPGA的反射内存卡设计与实现

论文摘要

在现代网络系统中,经常有一些实时性要求很高的场合。例如飞行器仿真系统,船舰潜艇测试系统,核电站仿真系统,发动机测试平台等,在这些系统中,数据传输需要高速实时性[1],而一般的以太网等网络难以满足要求。反射内存网是一种高速的实时网络,它允许采用不同的总线结构和不同的操作系统的计算机以确定的速率分享实时的数据,并且兼容各种操作系统。反射内存网实际上是每台计算机都安装一块反射内存卡,通过光纤连接成环状或者星型结构。在传统的反射内存卡里有两个数据缓冲区,发送缓冲区和接收缓冲区。当节点接收到网络中其它节点发送过来的数据时,首先需要解析数据包格式,判断不是本节点发出来的数据时,则去掉包头,把单纯的数据写入接收缓冲区中,然后再打包发送到其它节点。这样的操作无疑增加数据在节点内部的延时。本文提出一种新的方法,数据在节点内部转发时,不需要经过接收缓冲区,判断包头后直接发送到下一节点,减少数据在网络中的延时,更加具有实时性。新的结构能够减少数据在节点内部的延时,但是同时也需要更多的数据缓冲区。本文使用FPGA实现反射内存卡的功能,试验测试能够多块内存卡组网进行数据实时共享。本文的主要研究工作可概括如下:1、研究反射内存网的优势。通过协议复杂度,软件开销,传输速率等方面比较及和以太网的区别;2、设计反射内存卡新的系统结构。规划反射内存卡的系统结构,能够使传输速率到达最大;3、研制反射内存卡。用FPGA为主控芯片实现反射内存卡;

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 主要研究工作
• 第二章 反射内存系统简介
• 2.1 存储系统简介
• 2.2 反射内存系统的组成和原理
• 2.3 反射内存系统的结构
• 2.4 反射内存系统握手机制
• 2.5 反射内存系统的优点
• 第三章 反射内存卡比较
• 第四章 反射内存卡设计
• 4.1 系统设计
• 4.2 FPGA部分设计
• 4.2.1 FPGA整体设计
• 4.2.2 PCI接口模块
• 4.2.3 主控模块
• 4.2.4 接收模块
• 4.2.5 发送模块
• 4.2.6 SDRAM接口模块
• 4.2.7 SERDES接口模块
• 4.2.8 时钟模块
• 4.3 光纤模块
• 4.4 电源电路
• 第五章 反射内存卡应用
• 5.1 模拟仿真领域应用
• 5.2 工业控制领域应用
• 5.3 航空航天领域应用
• 5.4 轨道交通领域应用
• 5.5 反射内存卡实物图
• 第六章 测试和总结
• 6.1 测试
• 6.2 总结
• 缩略语
• 参考文献
• 致谢