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随着信息网络的快速发展和信息系统互联性的日益增强,数字化信息呈现出爆炸性的增长趋势,大数据时代已经来临。在军用领域,信号密集交织且信号形式愈发复杂,高速大容量存储阵列设备的研制显得十分必要。拥有高速率、抗干扰性等优势的差分串行传输技术已经替代传统的单端并行接口技术成为高速接口技术的主流。与此同时,以光纤为传输介质的光通信得到了广泛的应用,光收发模块正是利用了光纤这一高速传输特性,从而很好的解决了长距离有线通信在传输方面的问题。本文在分析高速大容量存储阵列总体方案的基础上,给出了一种多路高速串行数据交换技术的设计方案。该方案以Xilinx公司Virtex-6 HXT系列FPGA作为主控平台,利用其内嵌的GTH收发器接口与光收发模块QSFP互连实现对四路光纤串行数据的收发,使用GTX收发器接口实现对采集/回放板处理后的四路采样串行数据的收发。设计的数据交换模块实现并行数据的缓存、降速和分发,两种数据在存储或回放模式下合理分配至存储阵列或采集/回放板。本文的主要工作如下:1.研究了主要的高速串行技术,在对其深入理解的基础上,重点研究了Virtex-6GTH收发器功能结构和工作原理。2.从硬件和软件两个方面设计了GTH收发器与GTX收发器的接口,满足与光收发模块、采集/回放板和存储板的接口通信要求。随后重点研究了GTH收发器的用户时钟,并设计了其接收端并行数据对齐控制逻辑。3.研究了光收发模块QSFP的整体架构及工作原理,设计其与GTH收发器的互连链路,并重点设计了四路光纤数据和四路采样数据的交换模块。4.设计了供电网络和时钟模块,给出了电源分配方案,并借助软件配置,实现稳定的电源和时钟输出。5.对高速接口的通信、光纤链路传输模块和采样数据交换控制模块进行测试,测试结果验证了两种数据流的收发及数据交换的正确性。