一种在线网络安全处理器SoC的IPSec加速器

对高速在线网络安全处理器中IPSec协议处理部分进行设计,完成了传输模式和隧道模式下网络数据包的认证头(AH)和安全封装载荷(ESP)处理。对IPSec加速器的可配置性和功能进行了 FPGA验证,并在一款单通道10 Gb/s在线网络安全处理器中实现了AH协议传输模式IPSec加速器的ASIC验证。测试结果表明,在200 MHz时钟频率下,单个AH协议模块在传输模式下的数据吞吐率达到1.5 Gb/s,通过并行的方式可以满足不同性能的网络安全需求。     

DSP与FPGA的SRIO互连设计

在DSP+FPGA的高速图像处理系统中,针对系统数据量大、运算复杂的特点,提出了一种基于SRIO协议的DSP与FPGA处理器互连,并进一步使用FPGA中的MPMC控制器连接DDR2SDRAM,实现了图像处理系统内部处理器的共享存储。该方法通过在DSP和FPGA上编程,实现了SRIO协议中的存储器映射I/O事务(LSU)方式的传输,处理器之间通过SRIO接口传输的数据速率达到3.125Gb/s。实验结果表明,该方法有效地实现了处理器之间数据稳定可靠的传输,使系统内的数据交换灵活快捷,提高了DSP的协处理能力,很好地满足了处理系统实时性的需求。     

基于CPRI协议的光纤通讯设计与实现

针对分布式基站基带处理单元和射频拉远单元之间的光纤连接,介绍了CPRI协议规范,讨论了其基于FPGA的硬件实现方案。同时给出了基于FPGA与SCAN25100方案的设计,采用Verilog语言设计开发FPGA。该方案开发成本低,调试简单方便。通过实际测试表明,该设计方案能够有效实现基于CPRI协议的光纤通讯传输,工作性能稳定。     

基于FPGA的HDLC协议实现

为了实现高速串行通讯,设计了基于FPGA的RS485总线的通讯接口,FPGA与DSP之间采用双FIFO进行数据缓存,并且通过DSP总线与DSP进行数据交换;开发了以FPGA和DSP为核心的原理图与印制电路板,使用VHDL语言开发了HDLC通讯协议的控制时序.实验结果表明:系统的持续存储速度可以达到1 Mbit/s,工作稳定可靠,没有丢帧、串帧等丢失数据现象.     

基于FPGA的1553B总线接口设计与验证

为降低成本,提高设计灵活性,提出一种基于FPGA的1553B总线接口方案;采用自顶向下的设计方法,在分析1553B总线接口工作原理和响应流程的基础上,完成了接口方案各FPGA功能模块设计;对关键模块编写VHDL代码,并采用Active-HDL软件进行了仿真;以Virtex-5 FPGA开发板和PC机为验证平台,在FPGA中分别模拟BC与RT,在PC机指令下进行了BC与RT功能模块间的收发测试,结果表明系统能在协议规定的1 MHz数据率下稳定运行;同时,为提升接口性能,采用光纤代替传统电缆传输介质,利用FPGA内嵌Rocket IO内核进行了传统1553协议数据的光纤传输,速率可达3 Gb/s以上。     

基于FPGA的探地雷达数据采集系统设计

基于探地雷达数据采集系统对数字化集成化的需求,提出了一种基于FPGA的数据采集系统的设计方案,用于采集探地雷达回波信号。FPGA直接通过控制精密延时芯片MC100EP196对采样脉冲进行延时调整,控制采样脉冲的延时步进,系统最大采样率理论值达到100 GS/s,并且时窗可以任意调整。给出了设计方案,对系统的工作原理和特点进行了详细的说明。通过与示波器对比以及分析采集测试效果图,得到稳定有效的数据,实际采样率达到20 GS/s,证明了系统的可行性。     

基于抗辐照龙芯的双接口大容量存储系统设计

针对目前航天器件大多依赖进口的现状,使用国产器件龙芯,NAND FLASH搭建了结构灵活、扩展性强的大容量存储系统。文中介绍了龙芯小系统的具体设计,并在龙芯与FPGA之间采用PCI+HPI双接口设计,由FPGA实现协议控制、切换。系统可在多模式下工作,满足多种任务对大容量存储系统的需求。PCI协议还可通过PCI/104接口引出实现多板联合,最终实现设备地检一体化。     

基于FPGA的可复用SPI总线实现

SPI协议以其协议简单、通信速度快的特点正得到越来越广泛的应用。本文根据SPI总线标准,采用可综合的Verilog HDL语言完成了一种工作模式为SPI0的接口电路设计,并基于FPGA实现了这种高速可复用的SPI总线硬件电路。实验测试结果表明,该SPI总线接口满足实际应用需求。     

VLAN及在千兆以太网MAC中的实现

在分析IEEE 802.1Q协议的基础上,研究了千兆以太网媒体接入控制器(Media Access Control,MAC)中虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN)的实现方法,详细介绍了系统接收数据包与发送数据包的详细工作流程。结合各种VLAN划分策略的特点,分析了采用VLAN技术解决实际应用中需要区分不同帧格式的特殊需求。基于Altera FPGA设计了一种千兆全双工以太网MAC,实现了千兆以太网VLAN数据帧的收发,并对不同类型的帧进行了区分。通过现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array,FPGA)验证表明,设计能够完成千兆以太网VLAN数据帧的收发、区分功能,满足设计要求。     

基于JTAG的计算机硬件实验系统的设计与实现

介绍了一种利用自建JTAG边界扫描结构、基于FPGA实现的计算机硬件实验教学系统。针对系统中计算机与FPGA内实验电路的信息交换以及对实验电路的运行控制两个关键点进行了研究,将边界扫描测试协议作为信息传递手段实现了计算机与FPGA内部实验电路以及运行控制器之间的数据通信。设计了自建JTAG边界扫描结构,并设计了相对通用的运行控制器以实现对不同计算机硬件课程不同实验电路的运行控制。设计以STM32作为主控芯片的USB和JTAG协议之间的协议转换器,用以连接计算机和FPGA中的自建JTAG边界扫描结构。以16位微程序控制的微处理器作为目标实验电路,在AlteraDE2-115教育开发板上对该系统进行了实现和验证。试验表明,该系统在可靠性、稳定性等方面均能满足高校计算机硬件实验的需求。     

基于FPGA的千兆以太网数据传输设计

为解决现代化设备如何使用千兆以太网高速接入的问题,使用Altera公司cyclone IV系列FPGA作为嵌入式开发平台,采用Nios II软核处理器实现TCP/IP协议。对所设计传输方案进行测试,结果表明所传输数据能正确收发,并具有较高的传输效率。     

RapidIO技术在高速信号处理系统中的应用

RapidIO具有传输速度高、可靠性强、灵活性好、实现复杂度低的优点,可广泛应用于高速、海量数据传输等应用中。针对FMCW SAR系统实时性要求高、数据量大、传输率高的需求,提出了基于Ra-pidIO的信号处理系统数据传输方案。该方案以TI的高性能多核DSP TMS320C6678和Xilinx的Virtex6系列FPGA为RapidIO的互连设备实现高速数据传输,设备之间采用四路单通道的数据传输方式。测试结果表明,数据传输速度接近理论极限速度。在实际工作状态下能够满足FMCW SAR信号处理系统的数据传输要求。     

基于PCI的双向高速传输系统

为了实现FPGA与PC之间高速数据的双向同时传输,设计了采用PCI接口实现的双向高速传输系统。系统中采用PCI9054作为PCI接口芯片连接PCI总线与FPGA,并通过PCI驱动程序的设计来提高数据传输效率。经过测试,该系统的速度在双向传输上可以同时达到至少80 Mb/s的速率。该系统可以应用在PC与FPGA之间需要大量数据交换的场合。     

USB在数据采集系统中的应用

USB接口以其即插即用、安装方便、高带宽、易扩展、传输速度快等优点,在PC及其外围设备接口中得到了普遍的应用,但其实际传输速度远远达不到理论上的最高速度。本文设计了一个以FPGA为主控制器,以CY7C68013A为接口芯片的数据采集系统。接口芯片工作在GPIF主控模式下,保证了数据传输的高速度,FPGA作为数据处理模块,保证了数据的正确性,从而使系统可以实现高速准确的数据传输。本系统所能达到的最高数据传输速度为37Mb/s。     

基于FPGA与USB 2.0接口的红外图像采集系统设计

以FPGA为核心处理器,完成了中波热像仪输出红外图像的实时采集与存储系统设计。系统主要由USB固件程序、FPGA控制程序和上位机软件组成,通过对工作在Slave FIFO 模式下的USB2.0接口芯片CY7C68013A内部FIFO进行控制,实现了USB接口的高速数据传输。应用结果表明,该系统具有数据传输速度快、采集数据准确等特点。     

基于DMA的大批量数据快速传输模块设计

针对Altera公司SOPC解决方案中,DMA模块无法直接读/写FPGA外设的情况,提出了基于Avalon总线流传输模式的通用DMA读/写控制模块的设计,设计了两个自定义外设,实现了DMA对FPGA外设的高速数据存取和Nios II与FPGA大批量数据的快速传输。介绍了Avalon-MM总线规范,阐述了系统架构以及DMA读控制器的设计,测试结果表明,该方法是一种高效可行的解决方案。     

TS流的CRC译码器设计

TS流是数字电视信号传输的主要方式,由于其采用的是广播方式且信道中存在着许多干扰,因此是不可靠传输。为了保证数据的正确性,一般需要进行信道编码。在发送端,TS流中通常采用的信道编码方式是CRC校验;在接收端进行译码。由于TS流数据量非常大,通常的软件译码方法不能满足要求。设计了一个基于FPGA的CRC译码器,速度快,并且具有很强的实时性。     

一种高速数据采集／重放系统的实现

介绍了一种高速数据采集／重放系统。该系统采用工业控制计算机作为主控设备，在主控计算机内部配置了大容量内存作为高速海量存储介质。系统采用一块基于FPGA的高速信号采集／回放PCI卡来实现。该卡以FPGA为采集／回放的核心控制芯片，并在FPGA内部实现了64位/33MHz的PCI接口逻辑。系统有实时和非实时两种模式，其采集／回放速度高达240MHz，存储容量能扩展至3GB，它可供电磁信号环境仿真及复杂信号分析用。     

一种多模式多节点高速传输系统的方案设计

针对目前传输系统传输模式单一和无法满足高速需求的不足,提出了一种多模式多节点高速传输系统的方案设计。该方案通过数据筛选和流量控制完成数据多模式的传输和多节点的协同工作,具有速度快、节点数量多和数据率可控的特点。基于FPGA和千兆以太网技术的硬件实现和系统测试表明,方案可以有效地适用于高速数据传输的应用场合。     

光电跟踪设备中光纤通信系统设计

为实现高数据传输率、强抗干扰性和超低误码率的目标,采用光纤通信技术传输高帧频、高分辨力的数字图像数据。本设计针对Cameralink接口红外图像数据源,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)控制的自适应分辨率和帧频的光纤收发系统,采用了低成本SPARTAN6器件XC6SLX45、串并转换芯片组DS90UB903/904、小型化单模小封装可插拔(SFP)单纤双向收发光模块,实现了双路图像光纤收发功能。其中FPGA接收Cameralink接口图像数据,进行图像转换处理,再通过内部集成电路(I2C)总线控制串并转芯片组实现自适应图像串行化和解串功能,并驱动光模块实现光电转换。本设计实现了分辨率640×512、帧频100 Hz红外图像数据的发送和接收功能,并通过了各项环境试验,已应用于实际型号项目中。