基于FPGA的大数据缓存与高速传输系统设计

针对激光扫描共聚焦显微镜的数据高速传输需求,设计了一种基于DDR3和千兆以太网的大数据缓存与高速传输系统。该系统以Artix-7系列的FPGA芯片XC7A35T为主控芯片,基于Verilog语言在Xilinx FPGA的开发平台Vivado上设计了整个系统的控制方案;缓存模块采用Micron公司的DDR3芯片MT41J128M16HA,结合Xilinx提供的DDR控制器IP核与FIFO,对上游的大量数据进行高速缓存;同时采用Realtek公司的以太网芯片RTL8211实现了基于UDP、IP协议的以太网帧组包与解包,通过RJ45以太网接口以1000 Mbps的速率从上位机接收指令或发送数据。测试结果表明,该方案能将数据高速存储到DDR3中,并实时高效地传输到上位机中,实时传输速率达到118.75 Mbyte/s。在工作过程中,该系统稳定性高、误码率低,且电路集成度高、控制时序精确,非常适合作为激光扫描共聚焦成像设备的数据传输系统。