基于双CPCI总线的地震数据采集接口卡设计

针对地震勘探大数据量的采集要求,设计了一种基于双CPCI总线的地震数据采集接口卡。接口卡采用双CPCI总线结构,使用高性能的FPGA和DDR2 SDRAM进行数据处理和存储,实现地震数据的高速采集、预处理及CPCI总线传输等功能。重点介绍了双CPCI总线结构、存储器接口以及高速通信接口的设计和实现方案。海上生产应用结果表明,板卡满足海上地震勘探对接口卡的采集、处理和存储要求。     

基于PICMG2.16的数据获取系统设计

针对地震勘探高同步性、大数据量和连续采集的要求,设计了一种基于PICMG2.16的地震数据获取系统。系统采用基于PICMG2.16的CPCI背板结构,使用星形同步网络及高速差分信号传输,实现了系统级的同步控制以及地震数据的高速采集传输等功能,单箱体能够支持24条缆的地震数据获取;通过星形的同步控制和数据处理方式,实现了地震数据的连续采集。重点介绍了系统的架构设计、硬件设计、同步设计、以及地震数据连续采集的实现方案。与水下系统的联合测试结果表明,数据获取系统满足海上地震勘探的同步控制及高速数据采集和处理的要求。     

基于MPC8270的处理器板卡设计

随着海洋地震勘探发展,为了实现海洋地震勘探采集数据的实时传输和处理,设计了一种基于MPC8270的地震数据采集处理板卡;根据海洋地震数据采集处理的实时性和大数据量要求以及MPC8270处理器的特性,设计了基于MPC8270和FPGA的CPCI总线通信结构,能够实现地震数据的高速实时传输;详细介绍了MPC8270的关键外围电路、FPGA及CPCI总线电路的硬件设计及实现方法,并在实际应用中给出了板卡嵌入式操作系统VxWorks配置的实现方式;板卡以MPC8270作为核心处理器,以FPGA为控制核心电路,以VxWorks为实时操作系统,实现地震数据的高速处理和CPCI总线实时传输功能;经过多次实验室内部测试及海上实际生产应用,结果表明地震数据采集处理板卡能够实现地震数据的高速处理和实时传输,并且板卡性能稳定可靠;板卡的设计简单,结构通用,对数据处理、总线控制和信息交换等领域相关系统的开发具有一定的参考价值。     

CPCI总线在某数据处理机中的应用

该数据处理机系统底板总线采用CPCI总线,并通过PCI-to-PCI桥进行总线扩展,为了解决PCI透明桥和非透明桥在该系统使用中存在的配置、通信及切换问题,本文从软件方面论述了透明桥和非透明桥机制,CPCI总线主控设备透明桥的配置过程,CPCI总线从设备非透明桥的配置过程,设备间基于CPCI总线的通信方法,互为备份设备间的故障监控,CPCI总线主控设备的故障切换方法以及CPCI总线从设备的故障切换方法。该方案简单易行,已在该数据处理机中实施,对以后的其他系统设计具有一定的参考价值。     

基于VxWorks的CPCI多通道卡驱动设计与实现

为解决大规模海上拖缆地震勘探对控制系统的实时性和处理效率问题，提出了采用CPCI工控机箱为硬件平台，VxWorks实时操作系统为软件处理平台，设计和实现了一套CPCI多通道卡驱动程序。通过分析VxWorks驱动程序结构和CPCI总线设备特点，重点给出了从内存映射模块、中断注册初始化模块和中断处理模块等方面进行CPCI多通道卡驱动程序的设计方法、实现过程和关键代码。集成CPCI多通道卡驱动程序的“海燕”拖缆定位与控制系统具备12个通道数据处理能力，多次成功应用到海上生产作业中，其实时性和处理效率满足大规模海上拖缆地震勘探对控制系统的要求。CPCI多通道卡驱动程序设计合理，易于扩展到其他具有多通道、多任务、实时性要求高的嵌入式数据采集系统中。     

基于Linux系统的雷达数据传输模块设计

主要介绍了应用于航管雷达中的一种雷达数据传输模块的设计方法。在Linux系统中运用CPCI总线设备的DMA传输能力,在模块设计中采用中断的底半部处理机制和读写请求的等待队列机制,实现了对高频大量数据的实时、可靠、高速传输。模块运行在系统内核层,通过系统调用向雷达数据处理软件提供读、写和控制等函数功能。     

超高速数据采集系统设计与优化策略研究

为满足雷达信号高速采集实时存储的需求,设计了一个12 bit、200 MS/s的高速采集存储系统。基于CPCI总线解决高速数据传输的需求,并利用雷达信号的特点,提出了采样时间窗的概念,有效降低了采集数据量和数据传输压力。设计了一种二级缓存机制以提高DMA传输效率,并通过数据格式的组合来匹配总线宽度,提高CPCI总线带宽利用率。采用千兆以太网磁盘阵列,解决了海量数据的高速存储问题。系统最终实现的采样速率是200 MS/s,量化精度12 bit,连续采集。     

基于CPCI总线的数据回放系统设计

讨论了利用CPCI总线构建测控信号处理系统的优势,提出了一种基于CPCI总线的数据回放系统的设计和实现方法.该系统利用PLX9656作为CPCI总线接口芯片,用FPGA作为系统控制核心,采用DMA数据传输方式,将记录在硬盘上的测控数据连续回放到外部接口设备中,供事后分析和处理用.     

地震数据采集系统中的数据汇聚系统设计

提出了一种地震数据采集系统中的高速数据汇聚系统设计。系统以CPCI机箱为框架,利用机箱插卡可插拔性和背板高速PCI总线来实现灵活改变系统的通道数量和数据的快速汇聚,通过DMA传输来简化CPU工作并提高数据汇聚速度,通过大容量缓存消除数据汇聚死时间且提高数据传输效率。最终实现的系统可以满足4缆共7 680道数据采集系统的数据汇聚要求。本系统结构简洁灵活,数据汇聚速度高,实时性好,能够应用于其他相关大型数据采集系统中。     

基于CPCI总线和LVDS的高速数据传输系统的设计

为了实时准确地接收处理大容量的高速数据,在深入研究CPCI总线的基础上,提出了一种基于CPCI总线和LVDS的高速数据传输系统的实现方法。以PCI9054为桥接器件,FPGA为微控制器,设计了将PCI Target单周期模式读写指令和DMA突发模式传输数据相结合的传输模式,在保证数据可靠传输的同时,提高了数据的传输速度。经实践测试,该设计工作稳定,传输准确,成功地完成了预期传输任务。     

基于ARM的ZDMA传输设计与实现

DMA技术是一种由DMA控制器控制的存储器与外部设备或存储器之间大数据量传输的技术,具有传输速度高、CPU额外开销小的优点。ARM微处理器是32位RISC处理器,具有低功耗、高性价比等特点。文中介绍了一种使用ARM在外设与系统Memory之间实现DMA On-the-fly模式传输的设计方法,硬件部分基于S3C44B0X的ARM7 TDMI微处理器,通过一个ZDMA控制器实现ARM7与系统外设间的通信,将CPU从繁杂的I/O事务中解放出来,解决了原有系统中因采用中断和轮询方式进行传输而导致的系统瓶颈,使得整个系统的速度与传输效率大大提升。     

基于PCI设备的DMA传输建模与分析

针对当前高速数据采集系统对速率和精准度等方面越来越高的要求,介绍了一种基于DMA传输的PCI接口数据采集卡,重点阐述了利用新型驱动开发模型WDF实现中断和DMA传输技术相结合来采集LVDS信号的驱动程序开发过程,并将DMA与普通传输模式进行对比分析,实验结果表明,该方法下的数据传输速率可达到80MB/s,经过反复测试证实,该套设备稳定可靠,完全满足当前需求.     

地震数据采集系统中的数据传输系统设计

针对地震数据采集系统中数据传输的要求,设计了一种长距离冗余数据传输系统,采用串行/解串(Serializer/deserializer,SerDes)技术,利用现场可编辑门阵列(Field programmable gate array,FPGA)作为控制,实现了多节点数据的远距离高速有序传输。两个相邻传输节点之间使用两条互为备份的数传通道同时发送数据,接收端硬件上实现两路数据的实时校验和判选,有效地提高了传输系统的稳定性和可靠性。     

基于光纤通信和PCI Express总线的高速图像传输系统

提出了一种基于光纤通信和PCI Express总线的高速图像传输系统。分析了系统设计方案,并详细阐述了FPGA内部逻辑设计,包括光纤接口的数据收发以及PCI Express总线的DMA传输;简要介绍了Windows WDM驱动程序及MFC应用程序的开发;给出了系统测试结果。该系统传输速率可达1.5Gb/s,且具有低成本、易扩展等优点,能够满足大多数高帧高清视频图像实时传输的要求。     

基于ZigBee和RFID的环形流水线监测系统设计

针对环形流水线上数据采集和工序状态问题,由于环形流水线布线难、繁复,构建了基于ZigBee无线传感器网络与射频识别（RFID）技术的环形流水线数据采集与监控系统。详细介绍系统软件和硬件设计。使用片上系统芯片CC2530F256实现z培Bee无线模块设计,RFID信息识别确定工序状态。通过ZigBee传感器网络实现信息传输。实验结果表明：该系统能够满足环形流水线数据采集和监控要求。     

无线异构网在油气生产物联网的应用

油气生产物联网（A11）系统是《中国石油＂十二五＂信息技术总体规划》的重要建设项目,分为三个子系统：生产数据采集与控制子系统、数据传输子系统、现场监控与管理子系统。本文主要介绍一种由无线网桥＋LTE230无线异构网络构建的数据传输子系统应用方案,该方案既利用了230MHz频段LTE系统的信号传播距离远、稳定性高、绕射能力强和广覆盖的特点,同时发挥了网桥点到点通信灵活、低成本和高传输速率的优势,可以完全满足福山油田油气生产物联网对生产数据、控制数据和视频图像实时传输的需求。     

地震数据采集系统中的数据压缩与FPGA实现

实现了一种地震数据采集系统中的数据压缩算法,用于提升采集系统的数据传输效率,从而提高了海洋地震勘探的精度和深度。压缩针对地震数据流,比现有的地震数据压缩算法更容易在FPGA上实现。同时考虑到地震波的物理特征,借鉴语音压缩算法,实现了一种易于用FPGA实现的24位地震数据流无损压缩算法,平均能将采集的地震数据压缩至原始数据大小的54%。     

VPN准入系统与路由器的传输性能仿真测试比较

VPN系统数据传输过程,需要加密、解密,建立隧道等操作。为了测试自建的VPN准入系统传输性能,搭建了简化的仿真测试模型,利用网络业务和性能测试软件Chariot,与同配置试验机器搭建的路由器(基于相同版本的LINUX系统),进行了网络传输性能对比试验。在测试结果中发现:VPN系统采用的UDP传输协议较路由模式采用的TCP协议在大量数据传输时能体现高效特点。在某些特定的应用中,可以取代路由器和NAT设备,提高网络传输的安全性。     

基于PCIe的多路传输系统的DMA控制器设计

为了避免PCIe传输过程中PIO写延时、主机与嵌入式处理系统交互次数过多等问题对于传输带宽的影响,设计了一种基于命令缓冲机制的直接存储访问（DMA）控制器以提高传输带宽利用率。采用FPGA端内部设置命令缓冲区的方式,使得DMA控制器可以缓存PC端的数据传输请求,FPGA根据自身需求动态地访问PC端存储空间,增强了传输灵活性;同时,提出一种动态拼接的DMA调度方法,通过合并相邻存储区访问请求的方式,进一步减少主机与硬件的交互次数和中断产生次数。系统传输速率测试实验中,DMA写最高速率可达1631 MB/s,DMA读最高速率可达1582 MB/s,带宽最大值可达PCIe总线理论带宽值的85.4%;与传统PIO方式的DMA传输方法相比,DMA读带宽提升58%,DMA写带宽提升36%。实验结果表明,本设计能够有效提升DMA传输效率,明显优于PIO方式。     

片上可编程系统在地震数据采集中的应用

通过灵活配置,采用包括NiosⅡ CPU软核、采集控制接口、通讯接口以及数据传输控制模块等一些外围接口,配合ADC采集芯片,组成了一个具有采集控制和传输功能的数据采集系统。通过测试和实验,达到了预期的设计要求。缩短了开发周期,提高了研发的工作效率。