基于SRIO的双备份数据传输

为了解决在特殊条件下数据通道受到外界因素影响导致数据无法传输的问题,提出一种基于SRIO的双备份数据传输设计方案。设计中使用两个独立的SRIO IP核来实现主路通道和备份通道数据的独立传输,同时通过通道选择模块对数据传输通道进行备份选择。该方案以Xilinx的Kintex 7系列FPGA为SRIO的连接设备,物理层以FPGA芯片内部集成的GTX高速串行收发器作为传输基础;传输链路采用“光模块+光缆”代替电缆实现数据的高速可靠传输,该方案已运用到遥测系统数据采集装置项目,实现了FPGA设备间双备份数据传输。

高层次综合的SM4算法硬件实现与优化

高层次综合(HLS)工具在一些应用(如数字信号处理和神经网络)中逐渐流行,但其在加密应用上的可用性在很大程度上未被发掘。SM4算法具有安全性强、效率高和易于硬件实现等优势,对广泛使用的SM4算法的性能要求越来越高,被广泛应用于数据加密领域,而利用硬件高速特性实现SM4算法成为当前研究的热点。本文使用高层次综合工具(HLS)将C语言综合成为底层的硬件设计,并提出3种优化方案(循环展开、数组优化和流水线优化)对SM4算法硬件进行实现与优化。设计方案在Kintex-7芯片上进行仿真验证,最佳方案实现时钟频率最高达到223 MHz,吞吐量达到32.10 Gb/s,性能较传统设计方式提升了5倍。

一种SRAM型FPGA单粒子效应加固平台设计

针对大规模集成电路在空间环境的应用需求,介绍了目前国内外针对FPGA的抗辐射加固的研究现状,对空间辐射和单粒子效应进行了简单描述,分析了SRAM型FPGA的结构和故障特点,提出了一种基于高可靠单元针对Xilinx Kintex-7系列FPGA进行配置、监控、回读校验和刷新的单粒子翻转加固硬件平台设计。介绍了对Kintex-7系列FPGA进行防护的流程和故障注入测试系统的组成,该平台已经在某项目中得到应用并通过了功能测试和相关环境试验,为大规模集成电路在空间应用提供了设计参考。

一种通用SDR平台的设计与实现

针对传统软件无线电(SDR)平台的通用性差、面积大、离散化等问题,提出了使用Kintex7 FPGA与双通道射频收发器AD9371搭建一种通用且具有航天应用潜质的SDR平台。本平台与传统平台相比具有较高的适配性,使用嵌入在FPGA中的MicroBlaze、NiosII等软核处理器,通过C语言即可完成相关参数的配置,极大提高了平台对软件和操作系统的兼容性。同时严格遵守PCB设计规则,使平台性能达到最优。通过增益数据对比分析,证明本平台在功耗没有提升的情况下,发射功率明显优于官方评估板,同时极大地提高了工作效率,在无人机、电子战和军用通信等方面都有巨大的应用前景。

内置Crossbar软核的多FPGA系统通用远程更新

针对多FPGA远程更新系统中上位机接口单一,以及多个副板卡FPGA接口单一且不一致导致的FPGA远程更新复杂问题,提出了基于Crossbar的多系统FPGA通用远程更新设计,以主板卡FPGA内置的Crossbar总线交互结构为基础,搭建了以UART、Eth100和USB2.0作为上位机接口,UART、SRIO和Aurora作为主副板卡之间接口的远程更新系统。通过上位机进行Crossbar寄存器配置,使得任意输入端接口均可连接至某一输出端接口,即上位机可通过任意接口类型对某一副板卡FPGA进行远程更新,且可以同时操作。测试结果表明,该系统通用性和实用性强、便于移植,且可同步更新多个FPGA,在工程应用中起到了重要作用。