基于fpga的高速板间接口逻辑实现

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于FPGA的高速板间接口逻辑实现硕士研究生：从康指导教师：李海森教授学科、专业：水声工程论文主审人：乔刚教授哈尔滨工程大学2014年3月万方数据万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于FPGA的高速板间接口逻辑实现硕士研究生：从康指导教师：李海森教授学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2014年02月27日论文答辩日期：2014年03月15日学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.Eng

2、LogicImplementationofhigh-speedinter-boardinterfacebasedonFPGACandidate:CongKangSupervisor:Prof.LiHaisenAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:February.27.2014DateofOralExamination:March.15.2014University:HarbinEngineeringUniversity万方数据万

3、方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈

4、尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据基于FPGA的高速板间接口逻辑实现摘要多波束测深系统是对海底的地形地貌能够进行高效探测的一种设备，随着时间的推进，多波束测深声纳的产品也随着时间的推进不断地更新换代，现已

5、普遍应用于海洋工程的测量、海底资源的勘探与海洋环境的调查以及海底目标探测等各个领域，目前已经成为了海洋勘探不能缺少的必备探测仪器之一，然而在多波束测深设备在获得优异的性能的同时，也带来了大量的实时数据需要及时地传输与处理，这对系统中数据的传输性能提出了很高的要求。本论文主要着眼于解决在多波束探测系统中的高速数据传输问题，以满足大量数据的高速传输。由于传统总线的传输速度存在瓶颈，采用高速的数据传输协议势在必行。本文首先对各种高速传输总线进行了相关研究。最终本文提出了采用RapidIO高速传输协议来解决多波束测深系统中高速数据传输的问题，构建了一套基于RapidIO协议的高速数据传输系统，该系

6、统由CycloneIV的FPGA处理平台和基于Tsi578的RapidIO网络交换平台组成。接着文章对RapidIO系统的网络拓扑结构、RapidIO协议分层结构、各层的组成以及作用以及逻辑层的I/O操作规范的几种基本操作和格式都进行了详细的描述。然后对本设计中所提出的方案进行论述，包括对Altera的SRIOIPcore进行阐述，以及本设计中所用到的CycloneIV的高速收发器进行研究。其次，文章对整个高速数据传输系统的硬件设计方案进行了论证，然后对硬件电路的各个模块的设计进行阐述，包括电源模块、时钟模块、接口模块以及配置模块。由于本论文涉及的电路为高速电路，针对高速电路的设计，对电路

7、的布局布线策略、差分走线、叠层设计以及阻抗匹配做了相应的分析、论证与仿真。接着文章提出了RapidIO在SOPC平台中的硬件体系以及软件上的实现，对RapidIO应用系统进行仿真，得出仿真结果；最后，在完成高速数据传输系统的电路设计的基础上，对传输系统的进行了调试。本文在QuartusII软件环境下，使用VerilogHDL语言和IP核模块设计了FPGA对数据传输的控制逻辑，对网络传输进行了功能测试，提出测量传输速率的方