学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于PCI-E接口数据采集系统FPGA设计与实现

作　者: 汤奥
导　师: 吴砥
学　校: 华中科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 数据采集卡 PCI Express总线现场可编程逻辑阵列千兆以太网
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 145次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着信息时代网络技术的迅猛发展,网络为人们提供越来越多的信息量。与此同时,随着网络的规模不断扩大,网络所承载的数据流量不断剧增,实现对高速网络数据流实时、高效采集是网络监控和网络安全中的重要课题。数据采集卡系统需要由宿主服务器作为载体,在实时获取高速网络中数据流,进行高速处理后需要将大流量、高速率的数据流传输到宿主服务器上。高速IO总线技术的发展使得研发这种高性能的数据采集系统成为可能。PCI Express总线是在传统总线基础上发展起来的第三代高性能IO总线,具备高速率、高可靠性、低成本和扩展性强等特点。无论是大型服务器还是微型计算机系统,都对PCI Express具有良好支持。在当前所有需要通过计算机IO总线进行交互的硬件系统中,PCI Express总线成为多数系统实现高速传输的首选。在对高速数据采集系统的相关技术调研和研究的基础上,深入理解和分析了PCI Express总线体系结构和实现上的关键技术点,结合系统的功能需求和所要达到的性能要求,本文提出了一种基于PCI Express总线的高速数据采集系统的设计方案。整个系统包含硬件逻辑设计和软件驱动两部分,本文主要从系统硬件逻辑方面来阐述系统的设计与实现。在系统硬件逻辑开发上采用了模块化思想,将整个系统分为千兆以太网接入、数据匹配过滤和PCI Express总线的DMA传输三部分来设计并实现。通过搭建系统的软件验证平台,对系统的功能进行测试和完善;在实际的硬件测试环境中,配合系统的软件驱动,对本系统的整体系能做了充分测试和性能分析。本系统的硬件逻辑实现以Xilinx Virtex-5 FPGA芯片为硬件载体,实现了四路千兆(4Gbps的数据流)以太网数据接入,对数据流通过CAM芯片匹配过滤,并将处理后的数据块在PCI Express总线上通过DMA发送到宿主服务器的主存储器。系统提供了对DMA的3Gbps数据传输速率。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
英文缩略语  8-9
1 绪论  9-14
  1.1 选题背景与课题意义  9
  1.2 PCI EXPRESS 总线的发展  9-11
  1.3 数据采集系统国内外研究现状  11-12
  1.4 研究内容和组织结构  12-14
2 PCI EXPRESS 总线技术简介  14-20
  2.1 PCI EXPRESS 总线系统结构  14-15
  2.2 PCI EXPRESS 协议的层次  15-17
  2.3 PCI EXPRESS 事务层关键技术  17-19
  2.4 本章小结  19-20
3 PCI EXPRESS 总线数据采集卡的研究与设计  20-36
  3.1 数据采集卡功能设计  20-23
  3.2 系统总体框架设计  23-28
  3.3 千兆以太网高速接入设计  28-31
  3.4 PCI EXPRESS 总线高速传输设计  31-35
  3.5 本章小结  35-36
4 PCI EXPRESS 总线数据采集卡的实现  36-64
  4.1 千兆以太网接入实现  36-41
  4.2 利用CAM 匹配技术实现规则过滤  41-46
  4.3 基于PCI EXPRESS 总线DMA 传输的实现  46-58
  4.4 系统验证与测试  58-63
  4.5 本章小结  63-64
5 总结和展望  64-66
  5.1 论文总结  64
  5.2 研究展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-69

基于PCI-E接口数据采集系统FPGA设计与实现

内容摘要

全文目录

相似论文