基于PCIe级联网口的农业监测视频高速传输系统研究

农业监测智慧化需要实时、高效、可靠的视频数据处理和传输方案,为了解决传统基于CPU和GPU架构的系统速率低、实时性差的问题,设计了基于Zynq架构的PCIe级联网口的高速传输系统。针对PCIe接口开发,在硬件层面,优化配置XDMA IP核参数,完成接口的数据收发引擎设计,并基于MIG 7 IP核优化配置了DDR缓存区。在软件层面,基于PCIe驱动,调度VLC软件完成视频数据读取,实现板卡和上位机之间数据的快速收发和流畅播放。针对网口协议栈的实现,利用ARM可编程特性,调度LWIP轻量级协议栈,完成TCP协议的开发,实现了网口的数据快速收发,避免了上位机CPU直接处理网络协议的时延和运算开销。此外调度AXI协议完成PCIe接口和网口的高速连通。在Zynq MZ7030FA平台上传输视频文件对系统进行速率和可靠性实测。结果表明:网口传输速率达800 Mb/s,基本实现了千兆以太网;PCIe接口的最高传输速率达816 MB/s,逼近硬件PCIe 2.0 x2的最高速率,且整个系统在应用层上实现了可靠传输。本文的研究为农业监测视频传输应用提供了高效可靠的解决方案,且系统具有较好的扩展性和推广性。

基于FPGA的千兆以太网端口通信设计

针对嵌入式领域中以太网传输速率以及实时性问题,文中提出了一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的千兆以太网端口通信的设计方案。设计了千兆以太网交换机的转发功能,基于标签转发实现了端对端数据通信。CPU(Central Processing Unit)发出带有标签的数据报文,通过千兆网口输出数据报文,经过RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface)接口将带标签的数据报文发送给FPGA,FPGA通过内部逻辑判断标签中的输出端口号域并去除标签,从相应千兆网口向连接设备输出数据报文。外设通过千兆网端口输入数据报文,通过SGMII(Serial Gigabit Media Independent Interface)协议将数据报文发送给FPGA,FPGA通过内部逻辑添加标签并轮询输出给CPU,从而实现多个千兆网口连接设备互通。实验结果验证了FPGA逻辑的可行性和有效性,传输速率达到1 Gbit·s-1,报文转发延时小于100μs,报文丢包率为0%,数据传输稳定性较高,满足现有项目的实际需求。

以太网MAC控制器GMII和RGMII接口转换IP设计

阐述RGMII接口是简化的GMII接口,解决GMII接口信号线过多造成的布线复杂和功耗大的问题。首先研究IEEE802.3千兆以太网MAC控制器的GMII接口协议和RGMII接口规范,分析在千兆以太网MAC控制器中两种接口转换的实现方案,包括RGMII正常和延迟模式的实现方案。用Verilog HDL完成代码实现,通过NC-SIM仿真和Quartus-II实现后下载到FPGA板验证,表明功能正确。最后将实现的RGMII应用到某以太网交换芯片。在交换芯片的功能板上两PC机通过RGMII接口和Marvell 88E1145等器件实现数据正确传输。通过这些流程,形成标准接口转换IP,可直接应用于其他产品。

基于FPGA的千兆以太网-光口转换器设计与实现

针对变频调制MEMS红外光源测试设备无法与计算机直接通信的现状,设计了一种基于FPGA的千兆以太网-光口转换器。通过FPGA编程实现UDP格式数据包和8B/10B数据编码转换,实时判断DDR3剩余存储空间,实现数据速率自动调整,实现了计算机与测试设备直接通信。经长时间测试,没有出现误码,表明该转换器设计合理、高效。

基于FPGA的视频监测存储系统设计

文中针对传统的采编存储设备的可靠性低,不利于硬接收,数据记录量小,传递速度低的问题,设计了以FPGA为主控模块,以LVDS为采编器与存储器的输送数据接口,以千兆以太网为采编器与地面设备的数据传输接口,以采编模块、数据传输、实时监测、存储单元为主要功能模块,采用Flash作为存储单元,合理选择存储的工作模式,按照标准化的设计思路,结合任务书要求进行设计,提出了基于FPGA的视频监测存储系统设计方案。实验结果表明传递数据最高错误率为0.1%,具有操作简易、抗高过载、集成度高、工作稳定的优点。

用于星载图像高速传输的千兆以太网接口设计

基于TI公司的TMS320C6455芯片及外围PHY芯片设计并实现了DSP的千兆以太网接口,为演示样机的性能检测提供了通道。设计采用的PHY芯片为低功耗CMOS工艺的ET1011芯片,在DSP/BIOS嵌入式操作系统上通过调用TI公司提供的NDK开发套件完成TCP/IP协议栈,最终实现数字信号的以太网传输。在DSP千兆以太网软件设计时还编制了底层http协议和相应的网络访问线程,可以通过PC机直接访问所建立的千兆网平台主页面。

基于FPGA的十端口千兆以太网接口的设计与实现

当前的路由器或交换机产品都提供多端口千兆以太网接口。采用高性能FPGA设计十端口千兆以太网接口,阐述了系统平台的硬件设计及主要单元模块的功能,并对FPGA内部程序设计的主要思想和数据流程作了较详细介绍。测试结果表明,该接口实现了十路千兆的线速处理的性能要求。

基于Express Card接口的千兆以太网网卡设计

针对现最常用的10/100Mbps自适应网卡网速过慢的问题,设计了一种含Express Card接口的千兆以太网网卡;用户可以方便、快捷地将其插入笔记本电脑的Express Card接口,实现高速通信;与以往采用FPGA、DSP等芯片设计的千兆以太网网卡相比,该千兆以太网网卡采用内含以太网MAC控制器、10Mbps/100Mbps/1000Mbps自适应收发器、PCI Express总线控制器等的网卡芯片RTL8111DL作为主芯片,无需再外接一片物理层芯片和一片MAC芯片;经测试:笔记本电脑可以通过此千兆以太网网卡借助五类线与外部设备握手成功,实现约260兆的高速数据传输。

千兆以太网TAP卡的设计与实现

描述了一种千兆以太网TAP卡的设计与实现方法。该TAP卡可将千兆以太网上的数据帧复制到检测端口,并可在复制出的帧中插入精确的时间戳。使用FPGA完成数据帧的传输、复制及时间戳的插入,使用FPGA内的软CPU通过GPS接口实现精确的时间同步。掉电保护电路用于在TAP卡掉电或故障时保证被监测以太网链路的正常传输。本TAP卡可用于对软交换、3G网络等的维护和传输质量检测。

USB信号的远距离光传输设计

为解决通用串行总线(USB)信号的传输距离受限问题,提出了一种用光纤来代替电缆传输的USB信号延长方案。该方案将USB信号转换为千兆以太网光信号来实现信号的远距离传输。同时在用户端电路加入USB接口扩展设计,将单路用户接口扩展为多路,可满足多个USB设备同时接入的要求。

嵌入式计算机智能图像信息处理系统设计与实现

针对目前嵌入式智能图像处理系统中的图像数据的传输问题与多DSP、多FPGA间的并行问题,提出并设计了以DSP+FPGA为系统核心,通过TMS320C6455 DSP外设接口进行扩展的嵌入式智能图像处理系统,能够实现图像的实时采集、解析及处理功能;同时开发了基于TMS320C6455 DSP的千兆以太网数据传送接口和高速串行接口,实现了图像处理的网络化和并行化。最后对以太网的数据传输进行了测试,测试结果表明,开发的以太网数据传送接口达到了千兆以太网的要求。

飞行器遥测设备与综控机一体化设计

随着新一代飞行器技术的快速发展,对其体积、航程以及信息化程度的要求越来越严格;为此,提出了飞行器遥测设备与综控机的一体化设计,利用的数据监测与处理模块替代传统飞行器上单独的遥测设备,将其集成到综控机当中,大大节约了飞行器空间,提高了其信息处理与监测能力;该模块基于NandFlash存储器、DSP/BIOS实时操作系统千兆以太网接口以及PCM接口,能够实现大量数据的实时存储与传输;经大量试验证明:NandFlash存储器能够可靠的记录大量实验数据,千兆以太网接口可以很好的实现飞行器系统与测试设备之间的高速数据传输,通过PCM接口能够组织完成遥测数据的实时发送,既具备传统遥测设备的功能,又提高了数据处理、存储与监测的能力。

基于国产化平台的多路千兆以太网接口设计与实现

千兆以太网通信接口国产化是网络通信设备实现自主可控的第一步,也是应用最广泛的技术之一。考虑到国产化平台成本因素,采用较低成本的CPU和FPGA实现多路以太网接口交互平台。若按照标准设计,多路接口设计在较低规格FPGA中会出现时钟资源欠缺和时序不稳定现象。针对该问题,将接收时钟共享、相位取反、时序优化以及相位偏移调整等多种方式相结合,解决时钟资源和时序不稳定问题,实现了国产化FPGA与CPU多路千兆以太网接口交互平台。

基于HPI+EMAC的高速图像采集模块设计

随着红外探测器和图像处理技术的发展,红外图像的分辨率和帧频越来越高,红外图像的传输带宽越来越高。为了满足红外探测设备图像采集的需要,设计了基于TI公司的DSP和Xilinx公司低成本FPGA开发的图像采集模块,FPGA通过HPI接口实现对DSP内存的访问,DSP通过EMAC接口配置管理以太网芯片,实现千兆以太网传输功能。该模块具有高带宽、低成本、易于实现等特点,满足当前红外探测设备图像采集的带宽要求。

基于零拷贝技术的千兆网络性能优化研究

在基于千兆以太网的应用系统中,核心系统和应用程序间的内存拷贝是额外的系统开销,是影响处理速度的关键因素之一。本文分析了在千兆速率下影响传输性能的可能存在的几个因素,着重比较了几种现有的零拷贝技术,采用了RDMA技术构建了零拷贝千兆网络,验证了RDMA技术可以有效的解决千兆网络的传输瓶颈。

基于千兆网和EMIF的多路轮对图像传输系统

针对轮对磨耗在线检测中图像处理数据量大、实时性要求高的特点,提出了一种基于千兆网和EMIF接口的多路轮对图像传输系统的设计方案,采用FPGA和4路DSP实现,重点研究了千兆网接口、EMIF总线技术和多DSP图像数据传输机制。系统以FPGA作为控制核心,利用千兆以太网传输4路CCD相机采集的图像数据,采用高速EMIF接口实现FPGA与DSP的数据交换。测试结果表明,该系统能够高效、可靠地实现图像数据传输,具有一定的实用价值。

同步LED系统数据采集与发送模块设计

为了解决同步LED显示控制系统大流量实时数据的采集、接收等[1]问题,将DVI接口技术与高速千兆以太网技术应用到同步LED显示系统数据采集与发送模块设计中,并通过显示系统的帧率、色彩分辨、像素长宽等信息对实际需要的信号带宽给予计算分析,提出以FPGA为系统核心部件、用显卡的DVI接口作为数据源、以高速千兆以太网进行实时显示数据的传输的设计方案,最后给出实际测试结果。结果表明,该模块满足同步LED控制系统对实时数字像素信息传输的要求。

万兆以太网的核心技术及应用

着重介绍万兆以太网的核心技术及其在新领域中的应用由于以太网自身的优势,全球95％从上的局域网均采用以太网组网。面以太网技术也在不断的进步,万兆以太网更是突破了传统以太网的应用领域,已扩展到城域网甚至广域网中。

基于Windows 7系统的GigE工业相机网络接口程序设计

针对千兆网工业相机网络接口技术进行研究,提出了基于Windows 7系统的千兆以太网工业相机网络接口程序的设计思想。通过采用Windows操作系统核心的网络架构,并对网络架构进行改进的方法,实现了千兆以太网工业相机以1000 Mb/s的速度高性能实时传输图像数据的功能。针对将来万兆网工业相机网络接口技术,给出了新的网络接口技术的发展方向。

基于ZYNQ的光纤-以太网传输系统设计

为满足合成孔径雷达实时成像、数据回放等高速可靠数据传输需求,解决传统数据传输系统由于接口要求高、体积与功耗大以及网络配置不灵活等原因不适合用于外场试验的问题,基于ZYNQ芯片设计一种光纤接口到以太网接口的数据传输系统。主要介绍数据传输流程的实现方法,并提出一种三级乒乓和指令并行的优化策略保证数据正确,提高传输速度;通过移植嵌入式Linux系统实现灵活修改网络配置。与传统方案相比,该系统在体积、功耗和灵活性上具有明显优势。经实验验证,数据传输速度可达770 Mb/s。