高速通信系统中并行CRC计算及电路实现

针对高位宽数据情况下的循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Code, CRC)电路计算工作频率较低以及资源占用过多的问题,设计并实现了一种并行CRC计算方法。该方法将CRC计算拆分为数据CRC计算和余数CRC计算两个部分,余数CRC计算由多个余数CRC计算模块级联完成,数据CRC计算模块由固定逻辑表达式实现,对二者计算结果做模二加法即得到CRC计算结果。根据数据长度选择相应的数据CRC计算模块和余数CRC计算模块的组合,以适应高位宽可变数据长度的CRC计算。以100 Gbps远程直接数据存取(Remote Direct Memory Access, RDMA)通信系统中的1 024 bits数据位宽CRC-32的计算为例,在VCU118开发板上实现了该算法的硬件电路。实验结果表明,所提设计仅使用4 760个查找表和2 658个触发器,整个系统带宽最高可达97.85 Gbps,最高工作频率可达326 MHz。与其他相关方法相比,提出的方法具有较高的工作频率且资源占用较少。

多路高速短消隐期线阵CCD图像数据存储设计

针对频率超过100MHz的高速航空航天遥感相机图像数据瞬时并行存储困难问题,提出了一种多路高速短消隐期CCD图像数据存储的方法。先将各路图像数据并行存储到SDRAM阵列,然后再逐路读出图像数据并经采集卡存储到主机的硬盘上;针对SDRAM需定时刷新开销大的问题,将输入图像数据进行位宽变换,降低SDRAM的读写时钟频率;采用串并转换和并串转换操作结合异步FIFO进行不同时钟域数据接口,解决了高速下图像数据非整数倍位宽转换难题,并给出了SDRAM最低的工作频率和异步FIFO的最小深度的计算公式。研究应用结果表明,以FPGA为数据处理和控制核心的设计满足应用要求,并行接收总数据率高达4.13Gbit/s。

Flash型FPGA的编程及干扰抑制技术

为了降低Flash型现场可编程门阵列(FPGA)中的Flash开关单元在编程中受到编程干扰对阈值电压的影响,提高驱动能力的一致性,提出了高位宽编程技术与常用的选择管隔离技术相结合来抑制编程干扰的方法。通过高位宽编程技术降低编程过程中栅扰对同一行中Flash开关单元阈值电压的影响;通过选择管隔离技术降低编程过程中漏扰对同一列中Flash开关单元阈值电压的影响;采用NMOS晶体管作为隔离管实现自限制编程,对Flash开关单元的阈值电压进行精确控制。实验结果表明,参照系统等效门数为百万门级Flash型FPGA中的Flash开关阵列形式2 912 bit×480 WL×20 Bank,按最差条件进行479次漏扰测试,Flash开关单元受编程干扰后的阈值电压漂移约为0 V;进行时长为40μs的栅扰测试,Flash开关单元受编程干扰后阈值电压漂移约为0.02 V。