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基于FPGA的航空电子光纤通道接口卡的研究

作　者: 郭志君
导　师: 周东
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 航空电子光纤通道接口卡现场可编程门阵列可编程片上系统
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为了使用光纤通道技术对我国航空电子系统进行升级,打破国外技术垄断,因此需要开发研制出具有自主知识产权的FC协议芯片或是相应的IP内核,这对我国下一代军用机载数据总线的开发有着重要且深远的经济价值和政治意义。通过对FC协议的深层解析,采用基于FPGA的SOPC软硬件协同开发方法对适用于航空电子环境下的光纤通道接口卡系统进行了设计:采用Verilog硬件描述语言来实现帧级别的数据收发,并通过IPIF将硬件逻辑以自定制IP核的形式挂载到PLB总线上实现与嵌入式处理器间的通信;采用C语言实现IP核的驱动程序及交换序列管理;软硬件通过共享存储器和寄存器实现信息交互。以Xilinx公司的Spartan3E系列FPGA为开发平台,采用嵌入式开发套件EDK作为开发环境,利用Modelsim和Chipscope等工具对设计进行了仿真和调试,最终证明了功能的正确性,可以达到预定的设计要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章引言  12-14
  1.1 研究背景及意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13
  1.3 论文内容安排  13-14
第二章光纤通道协议解析  14-27
  2.1 分层模型  14-15
  2.2 拓扑结构  15-17
  2.3 FC-PH 数据类型  17-23
    2.3.1 帧  17-19
    2.3.2 有序集  19-23
      2.3.2.1 帧定界符  20
      2.3.2.2 原语信号  20-21
      2.3.2.3 原语序列  21-23
  2.4 流量控制机制  23-27
    2.4.1 BB_Credit 流量控制机制  24-25
    2.4.2 Available_BB_Credit 流量控制机制  25-27
第三章 FC-AE 接口卡系统设计  27-58
  3.1 概述  27-30
  3.2 系统硬件设计  30-42
    3.2.1 概述  30-32
    3.2.2 帧发送模块  32-33
    3.2.3 发送通道模块  33-34
    3.2.4 接收通道模块  34-35
    3.2.5 帧接收模块  35-36
    3.2.6 环/端口状态机模块  36-39
    3.2.7 IPIF  39-41
    3.2.8 RocketIO 收发器  41-42
  3.3 系统软件设计  42-52
    3.3.1 主函数  43-44
    3.3.2 交换/序列发送  44-46
      3.3.2.1 交换发送函数  44-45
      3.3.2.2 序列发送函数  45-46
    3.3.3 中断处理  46-52
      3.3.3.1 中断处理服务函数  46-48
      3.3.3.2 发送中断处理函数  48-50
      3.3.3.3 接收中断处理函数  50-52
  3.4 软硬件共享寄存器设计  52-53
  3.5 开发方法  53-57
  3.6 本章小结  57-58
第四章验证  58-75
  4.1 模块功能验证  58-67
    4.1.1 IP 核发送功能模块级验证  59-64
    4.1.2 IP 核接收功能模块级验证  64-67
  4.2 IP 核接口验证  67-71
    4.2.1 往发送缓冲区中写数据  68-70
    4.2.2 从接收缓冲区中读数据  70-71
  4.3 系统验证  71-74
    4.3.1 IP 核初始化  71-72
    4.3.2 发送功能系统级验证  72-73
    4.3.3 接收功能系统级验证  73-74
  4.4 本章小结  74-75
第五章总结  75-77
  5.1 工作总结  75
  5.2 创新点  75-76
  5.3 不足及展望  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-79
附录  79-80
在研期间参加的课题及发表论文  80-81

基于FPGA的航空电子光纤通道接口卡的研究

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