pcie光纖卡設(shè)計(jì)及硬件測(cè)試【開題報(bào)告】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告電子信息科學(xué)與技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)PCIePCIe光纖卡設(shè)計(jì)及硬件測(cè)試光纖卡設(shè)計(jì)及硬件測(cè)試一、選題的背景與意義現(xiàn)代通信技術(shù)正朝著高速、精確的方向發(fā)展，尤其是高速串行通信，逐漸成為通信技術(shù)的主流，在各行各業(yè)扮演著極其重要的角色。采用并行收發(fā)技術(shù)，可以有很大的數(shù)據(jù)吞吐量，尤其是再引入差分信號(hào)后，但在實(shí)際的設(shè)計(jì)中會(huì)遇到引腳數(shù)過(guò)多，依靠單一的增加引腳數(shù)的方法并不能滿足使用的需求的問(wèn)題。因此，在傳輸高速數(shù)據(jù)時(shí)，高

2、速的串行鏈路一直是人們的優(yōu)先選擇和最終目標(biāo)，它的優(yōu)點(diǎn)很明顯：速度快，所用的引腳少。這樣，一個(gè)新的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，千兆位高速接口技術(shù)，接收并行數(shù)據(jù)，在串行鏈路上進(jìn)行大寬帶傳輸。隨著通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，總線從PCI和PCIX發(fā)展到PCIExpress，結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化：PCI和PCIX尚并行總線，而PCIExpress是串行總線。中遠(yuǎn)距離的通信也由電纜通信發(fā)展到了光纖通信，信息的載體發(fā)生了變化。本課題就是在這個(gè)大背景下，根據(jù)用戶的需求，設(shè)計(jì)一

3、個(gè)用于連接光纖通道和PCIExpress總線的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口卡，實(shí)現(xiàn)從光纖到PCIExpress總線的高速互連。下面是對(duì)光纖通信和PCIE總線的簡(jiǎn)單介紹。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介，利用光波在光導(dǎo)纖維中傳播信息的通信方式。光纖通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)，一個(gè)光纖的潛在帶寬可達(dá)20THz。采用這樣的帶寬，只需要一秒鐘左右，即可將人類古今中外全部文字資料傳送完畢。光纖在傳輸信號(hào)是的損耗極低，在光波長(zhǎng)為1.55um附近，石

4、英光纖損耗可低于0.2dBkm，這比目前任何傳輸媒介的損耗都要低，因此，無(wú)中繼傳輸距離可達(dá)幾十、甚至上百公里。除此之外，光纖還有信號(hào)串?dāng)_小、保密性能好；抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量佳；尺寸小、質(zhì)量輕，便于敷設(shè)和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。光纖通信的眾多優(yōu)點(diǎn)使它從光通信中脫穎而出，成為現(xiàn)代通信的主要傳輸手段，在短短20多年的發(fā)展，已經(jīng)歷經(jīng)三代，采用光纖通信是通信史上的重大變革，美、日、英、法等國(guó)家已經(jīng)宣布不再建設(shè)電纜通信線路，致力于發(fā)展光纖通信，我國(guó)的光纖通信已

5、進(jìn)入實(shí)用階段。合了PCIE基本規(guī)格V1.1版要求，作為FPGA內(nèi)部的硬核，它是可配置的PCIE端點(diǎn)解決方案，與RocketIOGTP收發(fā)器配合使用，在盡量少用FPGA邏輯的情況下提供全面的PCIExpress端點(diǎn)功能，并且支持x1，x2，x4和x8通道的實(shí)現(xiàn)。需要解決的問(wèn)題主要是利用Xilinx公司的Virtex5LXTFPGA完成數(shù)據(jù)由光纖信號(hào)向PCIExpress總線的信號(hào)轉(zhuǎn)換，高頻環(huán)境下PCB的布局和布線以及設(shè)備的穩(wěn)定性。三、研究

6、的方法與技術(shù)路線：基于Virtex5設(shè)計(jì)的接口卡，考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎蛶?，本課題采用x8的PCIE數(shù)據(jù)通道進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)FPGA不同模塊所需要的電壓和上電時(shí)間的不同，設(shè)計(jì)了與之相符合的電源模塊。然后在不影響接口卡的整體性能，考慮到FPGA的高度靈活性，添加了一些備用的功能，最后根據(jù)整體的布局，設(shè)計(jì)出基本的硬件框圖，并根據(jù)硬件框圖完成硬件的設(shè)計(jì)。一、一、設(shè)計(jì)接口卡的硬件框圖設(shè)計(jì)接口卡的硬件框圖接口卡硬件主要由主控FPGA模塊、電源管理

7、模塊、光纖接口模塊、cameralink和同步422接口模塊組成。硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。Virtex5XC5VLX50TXCF32P光纖模塊PCIeedge125MHz外部晶振100MHzCLKDDR2SODIMMCameralink&同步422電源電源模塊圖1PCIE接口卡結(jié)構(gòu)框圖FPGA是整個(gè)設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵部分，主要實(shí)現(xiàn)：PCIExpress硬核以及各接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，出于對(duì)功能和經(jīng)濟(jì)的考慮，這里選擇XilinxVirtex5系列的XC5