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高速互连

  • 采用FPGA实现基于ATCA架构的2.5Gbps串行背板接口

    当前,在系统级互连设计中高速串行I/O技术迅速取代传统的并行I/O技术正成为业界趋势。人们已经意识到串行I/O“潮流”是不可避免的,因为在高于1Gbps的速度下,并行I/O方案已经达到了物理极限,不能再提供可靠和经济的信号同步方法。基于串行I/O的设计带来许多传统并行方法所无法提供的优点,包括:更少的器件引脚、更低的电路板空间要求、减少印刷电路板(PCB)层数、PCB布局布线更容易、接头更小、EMI更少,而且抵抗噪声的能力也更好。高速串行I/O技术正被越来越广泛地应用于各种系统设计中,包括PC、消费电子、海量存储、服务器、通信网络、工业计算和控制、测试设备等。迄今业界已经发展出了多种串行系统接口标准,如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太网、10G以太网XAUI、串行ATA等等。 Aurora协议是为私有上层协议或标准上层协议提供透明接口的串行互连协议,它允许任何数据分组通过Aurora协议封装并在芯片间、电路板间甚至机箱间传输。Aurora链路层协议在物理层采用千兆位串行技术,每物理通道的传输波特率可从622Mbps扩展到3.125Gbps。Aurora还可将1至16个物理通道绑定在一起形成一个虚拟链路。16个通道绑定而成的虚拟链路可提供50Gbps的传输波特率和最大40Gbps的全双工数据传输速率。Aurora可优化支持范围广泛的应用,如太位级路由器和交换机、远程接入交换机、HDTV广播系统、分布式服务器和存储子系统等需要极高数据传输速率的应用。 传统的标准背板如VME总线和CompactPCI总线都是采用并行总线方式。然而对带宽需求的不断增加使新兴的高速串行总线背板正在逐渐取代传统的并行总线背板。现在,高速串行背板速率普遍从622Mbps到3.125Gbps,甚至超过10Gbps。AdvancedTCA(先进电信计算架构)正是在这种背景下作为新一代的标准背板平台被提出并得到快速的发展。它由PCI工业计算机制造商协会(PICMG)开发,其主要目的是定义一种开放的通信和计算架构,使它们能被方便而迅速地集成,满足高性能系统业务的要求。ATCA作为标准串行总线结构,支持高速互联、不同背板拓扑、高信号密度、标准机械与电气特性、足够步线长度等特性,满足当前和未来高系统带宽的要求。 采用FPGA设计高速串行接口将为设计带来巨大的灵活性和可扩展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片内置了最多24个RocketIO收发器,提供从622Mbps到3.125Gbps的数据速率并支持所有新兴的高速串行I/O接口标准。结合其强大的逻辑处理能力、丰富的IP核心支持和内置PowerPC处理器,为企业从并行连接向串行连接的过渡提供了一个理想的连接平台。 本文论述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA设计传输速率为2.5Gbps的高速串行背板接口,该背板接口完全符合PICMG3.0规范。本文对串行高速通道技术的发展背景、现状及应用进行了简要的介绍和分析,详细分析了所涉及到的主要技术包括线路编解码、控制字符、逗点检测、扰码、时钟校正、通道绑定、预加重等。同时对AdvancedTCA规范以及Aurora链路层协议进行了分析, 并在此基础上给出了FPGA的设计方法。最后介绍了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT设计工具,可在标准ATCA机框内完成单通道速率为2.5Gbps的全网格互联。

    标签: FPGA ATCA Gbps 2.5

    上传时间: 2013-05-28

    上传用户:frank1234

  • 基于FPGA的高速IPSec协议实现技术研究

    随着国际互联网络的迅猛发展,网络应用的不断丰富,Intenret已经从最初以学术交流为目的而演变为商业行为,网络安全性需求日益增加,高速网络安全保密成为关注的焦点,在安全得到保障的情况下,为了满足网速无限制的追求,高速网络硬件加密设备也必将成为需求热点。另一方面,IPSec协议被广泛的应用于防火墙和安全网关中,但对IPSec协议的处理会大大增加网关的负载,成为千兆网实现的瓶颈。本文便是针对上述现状,研究基于高性能FPGA实现千兆IPSec协议的设计技术。 目前,国外IPSec协议实现已经芯片化,达到几千兆的速率,但是国内产品多以软件实现,速度难以提高。本文采用的基于FPGA的IPSec技术方案,采用硬件实现隧道模式下的IPSec协议,为IP分组及其上层协议数据提供机密性、数据完整性验证以及数据源验证等安全服务。在以VPN为实施方案的基础上,构建了以KDIPSec为设备原型以IPSec协议为出发点的千兆网络系统环境模型,从硬件体系结构到各个模块的划分以及各个模块实现的功能这几个方面描述了KDIPSec实现技术,最后描述了一些关键模块的FPGA设计和和仿真。所有处理模块均在Xilinx公司的FPGA芯片中实现,处理速率超过1Gb/s。

    标签: IPSec FPGA 协议 实现技术

    上传时间: 2013-07-02

    上传用户:wfl_yy

  • 华为《高速数字电路设计教材》

    这本书是专门为电路设计工程师写的。它主要描述了模拟电路原理在高速数字电路设计中 的分析应用。通过列举很多的实例,作者详细分析了一直困扰高速电路路设计工程师的铃流、串扰和辐射噪音等问题。

    标签: 华为 高速数字电路 设计教材

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:hsj3927

  • 基于ARM的CAN总线与以太网互连系统设计

    目前,大多数嵌入式自动化系统都以MCU为核心,与监测、伺服、显示等仪器、设备配合实现一定的功能。现场信息往往止步于“现场”,嵌入式自动化系统从而成为了“信息孤岛”,因而制约了其本身的发展。要实现大规模的信息集成、综合实施自动化,就需要一种能在工业现场环境下运行、可靠性高且实时性好的通信系统,形成工业现场的底层网络,完成现场自动化设备之间的多点通信。 Ethernet(以太网)和CAN-bus(控制器局域网)分别是目前全球应用最为广泛的国际互联技术和开放式现场总线。随着测控技术与网络技术日益紧密的结合,测控系统接入互联网已经成为大势所趋,这也促成了近年来嵌入式网络技术的飞速发展。以太网技术正在迅猛发展,将其应用到工控领域,可以达到降低成本,简化结构等成效。随着技术的发展以及实际的需要,将两者结合无疑会为控制领域的飞速发展带来巨大的原动力。本文设计了一种以ARM7处理器为核心的高性能嵌入式CAN-Ethernet网关,可以用来实现监控设备和现场设备之间稳固、简洁的互连通信,完成对大规模现场设备的实时测控。 本文具体的研究内容如下: 1)以LPC2290为主控MCU的CAN-Ethernet互连系统的设计思想以及整体结构设计; 2)CAN-Ethernet互连系统转换电路及外围接口电路设计,MCS-51单片机与MCP2510实现CAN总线通信; 3)μC/OS-Ⅱ操作系统在LPC2290上的移植以及互连系统应用软件设计实现与探讨; 4)CAN-Ethernet互连系统核心交换模块的设计; 5)使用HTTP协议实现Web服务的功能,并通过Web页面实现对现场设备的远程测控。

    标签: ARM CAN 总线 以太网

    上传时间: 2013-08-06

    上传用户:夜月十二桥

  • 基于ARM多核平台的打印机JPEG高速解码引擎设计与实现

    大多数现在的PCL打印机驱动程序都是将需要打印的文件(包括图形或者文本)处理成JPEG文件发送到打印机进行打印,因为这样一方面可以减少发送给打印机的数据量,一方面可以极大的简化驱动程序的开发。而在打印机内部,这些JPEG文件又被解码成BMP文件进行进一步的处理。采用这种方式工作的打印机JPEG解码的工作占据了其CPU时间的一半以上,所以JPEG文件解码引擎是打印机的核心之一,提高JPEG的解码速度对于提高打印机的处理能力至关重要。 同时,JPEG文件解码工作是一个计算密集型的作业,主要有两个办法提高它的速度:一个是设计更高效的算法,一个是采用性能更加强劲的CPU设备。在单核CPU的嵌入式环境中,JPEG编解码速度已经几乎到了极限,难有提升的空间,然而近两年多核嵌入式芯片的出现,为大幅度提升它的性能提供了可能。 本文基于嵌入式的Linux平台,采用ARM11 MPCore4核处理器,针对PCL,XL打印机控制语言的JPEG文件解码设计和实现了一个高速引擎,主要内容为: 分析和解码PCL,XL文件,提取出其中的JPEG文件。 对JPEG文件实现并行化解码,在多个处理器核上并行处理,并针对多核处理器构架进行内存读取等方面的优化。 针对多核处理器的特点和优势,设计和实现多线程调度算法。 总结和提取数据,分析多核处理器相对于单核处理器的性能提升。 另外,为便于读者理解,文中简要介绍了ARM(SIMD)指令集,嵌入式汇编以及与硬件相关的一些概念。

    标签: JPEG ARM 多核 打印机

    上传时间: 2013-06-16

    上传用户:scorpion

  • 高速PCB的过孔设计

    在高速PCB设计中,过孔设计是一个重要因素,它由孔、孔周围的焊盘区和POWER层隔离区组成,通常分为盲孔、埋孔和通孔三类。在PCB设计过程中通过对过孔的寄生电容和寄生电感分析,总结出高速PCB

    标签: PCB 过孔

    上传时间: 2013-06-17

    上传用户:xfbs821

  • 印刷线路板制作技术大全-高速PCB设计指南

    印刷线路板制作技术大全-高速PCB设计指南:改进电路设计规程提高可测试性随着微型化程度不断提高,元件和布线技术也取得巨大发展,例如BGA外壳封装的高集成度的微型IC,以及导体之间的绝缘

    标签: PCB 印刷线路板制 技术大全 设计指南

    上传时间: 2013-06-26

    上传用户:waitingfy

  • 基于ARMCPLD的高速运动控制器的开发和应用

    目前运动控制主要有两种实现方式,一是使用PLC加运动控制模块来实现:二是使用PC加运动控制卡来实现。两者各有优缺点,但两者有以下共同的缺点:一是由于它们儿乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)来实现电机控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多个进程同时处理,故无法在控制精度和控制速度比较高的场合中应用。二是它们的设计只是把运动控制部件当作系统的一个部分,如果要完成一个机械设备的完整控制,还需要辅助有其他的数字量/模拟量控制设备。这样在提高了系统成本的同时,也降低了系统的可靠性。 论文设计了一种基于ARM+CPLD的高速运动控制器,该控制器采用高速的CPLD处理器来完成电机的闭环控制,辅助以NXP的32位ARM7TDMI处理器LPC231X来实现复杂的运动规划,使得运动控制精度更高、速度更快、运动更加平稳;同时为系统扩展了常规运动控制卡不具备的通用I/O接口,除开4轴运动控制所需要的8点高速脉冲输入和8点高速脉冲输出外,系统具有24点数字量输入(可选共阴或共阳),25点继电器输出,仅一台这样的专用设备就可以完成4轴运动控制和设备上其它开关量控制。 系统采用可移植的软、硬件设计。硬件上以运动控制部件为核心,可以方便的在ARM处理器预留的资源上扩展出数字输入,数字输出,AD输入,DA输出等常用功能模块。系统软件构架如下:在最上层,系统采用μC/OS-Ⅱ操作系统来完成系统任务调度;在底层,将底层设备的操作打包编写成底层驱动的形式,可直接供用户程序调用;在中间层,可根据不同的用户要求编写用户程序,再将其传递给μC/OS-Ⅱ来调度该用户程序。 将该运动控制器应用于工业应用中的套标机,在对套标机进行运动分解之后,结合套标机的电气特性,很好的实现了运动控制器在套标机上的二次开发,满足了套标机在现场中的应用。

    标签: ARMCPLD 运动控制器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:牛津鞋

  • 基于ARM的高速绣花机控制器的研究与开发

    随着我国加入WTO,我国逐渐成为世界缝制设备生产和销售中心。在缝制设备行业占据极其重要地位的绣花机行业也因此而得到迅速发展,我国绣花机产量已占据全球绣花机产量的70%。但是,我国的绣花机行业在发展的过程中仍存在和面临着很多问题。一方面是产品结构和产品质量,我国的绣花机主要以中低档为主,在噪声、刺绣质量、效率、产品寿命以及维护性等方面与国外先进机型存在较大差距;另一方面是技术实力和创新能力,作为绣花机全部技术核心的控制器,国内能开发的公司屈指可数,缺乏有效的竞争,且技术实力和创新能力无法与国际企业相抗衡。 针对上述情况,本文分析了绣花机的工作原理和当前主流绣花机的控制方式及特点,在研究室已完成的中低速平绣型工业绣花机课题的基础上,设计了一种基于硬实时嵌入式操作系统WinCE5.0,以32位RISC架构ARM9处理器S3C2440A为主控芯片,以MAXII系列CPLDEPM1270为接口芯片的高速绣花机控制器。整个绣花机以高速,高质量为目标,以伺服电机作为主轴驱动,步进电机作为X/Y轴驱动,带USB接口和Ethernet接口,预留特种绣接口,带高分辨率彩色触摸屏,功能丰富,操作方便。 本文分7章,第一章阐述了课题背景,绣花机发展现状和关键技术;第二章从原理出发完成了需求分析,硬件和操作系统选型和项目规划;第三章完成了总体硬件系统设计并重点介绍了驱动系统,CPLD单元,主控制板的设计和各种资源的分配;第四章在分析WinCE及其项目开发流程和环境构建的基础上,完成了软件的总体框架设计并介绍了相关设计要点。第五章主要是驱动程序和运动控制模块并以步进电机驱动的开发为例介绍了流驱动的开发过程和相关的技术要点。第六章设计了一种自主的内部花样格式并完成了相应的测试。最后一章是对本课题的总结和展望。 本文不仅从项目研究与开发和软件工程的高度详细探讨了基丁ARM和WinCE5.0的绣花机控制器的整个开发过程,也具体的从硬件设计,资源配置,软件编写,驱动开发,运动控制和花样处理等多个方面进行了深入的分析和研究。本课题的工作对于高速高档绣花机的开发具有很好的参考价值和实践意义,对于提升国内绣花机行业在高端市场与国外企业的竞争力,提升民族品牌价值,改变国内绣花机控制器被少数公司所垄断,增加良性有效竞争有积极影响。

    标签: ARM 绣花机 控制器

    上传时间: 2013-06-28

    上传用户:qazwsxedc

  • 高速电路板设计(世界级水准)

    想成为PCB高速设计高手,请看世界级的PCB设计水准。

    标签: 高速电路板

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:英雄