VLBI标准接口数据输入模块和数据输出模块的设计及FPGA实现
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甚长基线干涉测量(VLBI)是天文学和测地学研究中的重要观测技术之一。由于它具有国际性的特点,近年来人们提出了VLBI标准接口的概念,并迅速制定了相关规范。为了与国际VLBI站保持同步,上海天文台的VLBI设备在将来也需要具有VLBI标准接口,因此如何实现VLBI标准接口是一个值得研究的课题。 本文主要阐述基于FPGA实现VLBI标准接口数据输入模块和数据输出模块。最前两章介绍了VLBI技术原理及VLBI标准接口的发展;第三章简要介绍了开发环境和验证工具;第四章详细描述了分别为两个模块搭建的测试系统;第五章和第六章分别阐述了数据输入模块和数据输出模块的具体实现,包括模块划分、子模块的内部结构以及主要信号之间的时序关系。第七章给出了测试方案和验证结果。 设计选用硬件描述语言VHDL,在综合开发环境ISE中完成编码、综合、布局布线,在Modelsim中进行时序仿真,最终下载到Insight公司的Virtex-Ⅱ评估板中进行在线验证。测试结果证明本设计实现了VLBI标准接口数据输入模块和数据输出模块的功能。
第一章 绪论 | 第7-11页 |
1.1 课题背景 | 第7-9页 |
1.2 国内外研究状况 | 第9页 |
1.3 设计目标 | 第9-10页 |
1.4 设计内容 | 第10-11页 |
第二章 VLBI数据传输系统的发展 | 第11-26页 |
2.1 VLBI数据记录/回放系统 | 第11-12页 |
2.2 e-VLBI | 第12-13页 |
2.3 VSI-H规范 | 第13-19页 |
2.3.1 数据传输系统的结构 | 第13-14页 |
2.3.2 数据输入模块 | 第14-16页 |
2.3.3 数据输出模块 | 第16-18页 |
2.3.4 信号时序关系 | 第18-19页 |
2.4 VSI-S规范 | 第19-21页 |
2.4.1 通讯模型和协议 | 第19-20页 |
2.4.2 命令、询问和响应的语法 | 第20-21页 |
2.4.3 命令集合 | 第21页 |
2.5 VSI-E规范 | 第21-22页 |
2.6 Mark 5B系统 | 第22-26页 |
2.6.1 FPDP总线 | 第23-24页 |
2.6.2 Mark 5B磁盘帧格式 | 第24-26页 |
第三章 开发工具简介 | 第26-29页 |
3.1 FPGA简介 | 第26页 |
3.2 FPGA的选择 | 第26-27页 |
3.3 开发软件简介 | 第27-29页 |
第四章 测试系统的搭建 | 第29-55页 |
4.1 测试系统结构 | 第29-45页 |
4.1.1 超级终端设置 | 第29-30页 |
4.1.2 通用异步收发器 | 第30-35页 |
4.1.3 命令解释模块 | 第35-39页 |
4.1.4 数据源 | 第39-44页 |
4.1.5 嵌入式逻辑分析仪 | 第44-45页 |
4.2 命令和参数 | 第45-55页 |
4.2.1 DIM命令和参数 | 第45-50页 |
4.2.2 DOM命令和参数 | 第50-55页 |
第五章 数据输入模块的实现 | 第55-72页 |
5.1 DIM框图 | 第55-57页 |
5.2 子模块描述 | 第57-72页 |
5.2.1 比特流屏蔽字分解引擎 | 第57-58页 |
5.2.2 交叉选择模块 | 第58-59页 |
5.2.3 采样时钟使能信号产生器 | 第59-60页 |
5.2.4 扇出单元 | 第60-61页 |
5.2.5 数据字FIFO | 第61-62页 |
5.2.6 数据观测时间时钟 | 第62-63页 |
5.2.7 帧头产生器 | 第63-64页 |
5.2.8 循环冗余校验 | 第64-68页 |
5.2.9 帧头FIFO | 第68页 |
5.2.10 磁盘帧控制器 | 第68-70页 |
5.2.11 磁盘帧FIFO | 第70-71页 |
5.2.12 输出控制器 | 第71-72页 |
第六章 数据输出模块的实现 | 第72-83页 |
6.1 DOM框图 | 第72-74页 |
6.2 模块描述 | 第74-83页 |
6.2.1 去除帧头模块 | 第74-75页 |
6.2.2 输入缓冲器 | 第75-76页 |
6.2.3 扇入单元 | 第76-77页 |
6.2.4 交叉选择模块 | 第77-78页 |
6.2.5 延迟单元 | 第78页 |
6.2.6 数据缓冲器 | 第78-79页 |
6.2.7 控制器 | 第79-81页 |
6.2.8 重构时钟产生器 | 第81页 |
6.2.9 请求观测时间时钟 | 第81-83页 |
第七章 系统验证与测试 | 第83-96页 |
7.1 DIM部分 | 第83-89页 |
7.1.1 对比特流屏蔽字分解引擎的验证 | 第84-85页 |
7.1.2 对交叉选择模块的验证 | 第85页 |
7.1.3 对扇出模块的验证 | 第85-86页 |
7.1.4 对DIM整体的验证 | 第86-89页 |
7.2 DOM部分 | 第89-94页 |
7.2.1 对去除帧头模块的验证 | 第89-90页 |
7.2.2 对扇入单元的验证 | 第90页 |
7.2.3 对延迟单元的验证 | 第90-91页 |
7.2.4 对DOM整体的验证 | 第91-94页 |
7.3 DIM与DOM相连 | 第94-96页 |
第八章 总结 | 第96-97页 |
参考文献 | 第97-99页 |
个人简历 | 第99-100页 |
附录 | 第100页 |
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