以太网高速数据通道FPGA设计与实现

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软件无线电具有灵活、开放、可重构的特点,可以缩短开发周期,降低系统升级换代的成本。软件无线电平台主要功能之一是高速数据传输,如何实现高速数据传输是软件无线电平台设计的一个关键问题。目前,软件无线电平台与PC进行高速数据传输常用外设接口包括USB、PCIE、1394等。但是,利用这些接口实现高速数据传输时,传输距离比较短,不能实现网络传输,不利于远程控制;硬件接口实现难度比较大,应用程序开发相对复杂。为此,论文在软件无线电平台上,通过以太网实现了软件无线电平台与PC通信,提高了传输距离,降低了程序开发难度,增强了数据接口可移植性。论文主要完成了以下几个方面工作:第一,实现了以太网协议栈,设计了软件无线电平台与PC之间通信对等传输数据通道。协议栈包括ARP、IP、UDP、PING等协议,利用协议栈实现PC与软件无线电平台UDP通信;通过数据通道,实现了高速数据传输、参数配置、状态监测和流量控制。第二,完成了软件无线电平台间的数据透明传输。论文中给出了物理层和MAC层两种数据透明传输方案,但是物理层数据透明传输丢包率比较高。在对物理层透明传输方案进行改进之后,实现了软件无线电平台间MAC层数据透明传输。第三,验证了以太网高速数据通道的功能和性能。验证结果表明,PC与软件无线电平台实现了对等传输通信,双通道回环验证时,数据传输速率最高可以达到951Mbps;利用软件无线电平台之间的数据透明传输,实现了PC间通信,PC间TCP数据传输速率最高可以达到758Mbps,UDP数据传输速率最高可以达到928Mbps,丢包率为0.24%。论文实现了软件无线电平台与PC间以太网高速数据通信;利用软件无线电平台透明传输,实现了PC间通信,数据传输速率满足了高速数据通信的需求。论文成果已经运用到实际产品中,具有一定的实用价值。
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