基于FPGA的千兆以太网光纤转换器的设计

根据实际高清晰度LED大屏幕显示器远距离的传输需求,为了解决千兆以太网5类非屏蔽双绞线最长100米传输距离的瓶颈问题,选用了传输距离较远的光纤取代原有的5类非屏蔽双绞线。出于成本考虑,不改变原有发送与接收系统结构,设计了一种千兆以太网光纤转换器,通过基于FPGA的光纤端和千兆以太网端数据格式的转换及控制模块的设计,实现了以太网双绞线和光纤两种介质间的相互转换。将该转换器应用于高清晰度LED显示屏的实时数字视频传输系统中,取得了良好的效果,实现了远达10千米的实时数字视频传输,满足了未来一段时期内用户的需求,达到了设计的预期目标。     

基于网络传输的实时图像融合系统设计

 为了实现图像融合系统远距离实时传输,提出一种基于TI公司TMS320DM642和TMS320DM365处理器平台的高速网络传输图像融合系统的设计方案。设计基于TMS320DM642融合模块和基于TMS320DM365网络传输模块,解决了图像融合模块和网络传输模块间的数据通信问题;在融合模块中实现图像配准和图像实时融合,融合图像数据在网络传输模块中进行H-264算法压缩并根据RTP(real-time transport protocol,实时传输协议)协议实现RTP封包处理,传输码率约为460 kb/s;利用线程间管道通信技术,实现了一种新的基于RTP/RTSP(real time streaming protocol,实时流传输协议)嵌入式流媒体服务器的搭建方法。实验结果表明：系统总体图像延迟为300 ms左右。     

基于PTP协议的航空图像高速传输

为了减少传输图像数据量,提高图像传输的速度,实现对航空图像的高速传输,研究一种高速、可行的图像传输方法。基于PTP(Picture Transfer Protocol)协议,采用JPEG图像压缩算法对图像进行压缩,引进文件流的多线程传输模式,自主开发了航空数码相机图像传输系统。介绍了系统设计方案,验证了设计方案的可行性。测试结果显示,图像平均传输速率为53.641 Mb/s,误码率为0.00%,表明该系统能够很好地保证数据的原始性,防止数据丢失,有效地减少数据通道堵塞,实现了图像数据的高速、高质量传输。     

基于PTP协议的航空图像高速传输

为了减少传输图像数据量,提高图像传输的速度,实现对航空图像的高速传输,研究一种高速、可行的图像传输方法。基于PTP(Picture Transfer Protocol)协议,采用JPEG图像压缩算法对图像进行压缩,引进文件流的多线程传输模式,自主开发了航空数码相机图像传输系统。介绍了系统设计方案,验证了设计方案的可行性。测试结果显示,图像平均传输速率为53.641 Mb/s,误码率为0.00%,表明该系统能够很好地保证数据的原始性,防止数据丢失,有效地减少数据通道堵塞,实现了图像数据的高速、高质量传输。     

基于FPGA的高速数据传输系统设计与实现

为了满足国家重点专项“量子科学实验卫星”中“量子存储板”高速串行数据传输的测试要求,提出了一种以Nios II嵌入式处理器为控制核心,TLK2711、RS422、USB2.0和千兆以太网为传输接口的高速数据传输解决方案;系统采用TLK2711完成高速数据的串并转换,采用RS422完成命令和控制信号的传输,实现与“量子存储板”的高速数据传输;利用Xilinx公司Zynq-7000芯片独有的ARM+FPGA架构实现千兆以太网完成数据的高速传输,利用EXAR公司XR21V1414 USB转串口芯片实现命令、遥测等数据的传输;采用Labview编写上位机控制整个系统的运行,实现命令发送、指令解析、运行状态显示、数据帧产生、高速数据传输、解析和存储等功能;实测结果表明,此系统数据传输速率高达600 Mbps,满足高速串行数据传输的要求,且具有稳定性高、可靠性好等优点。     

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W5300的多通道模拟信号源的设计与实现

为产生飞行器测试所需的多种模拟信号:3路RS422信号、8路RS485信号、7路个数频率均可调的脉冲信号、以及6路多种带电指令,设计了基于以太网技术的高速模拟信号源。信号源由FPGA实现中央逻辑控制,采用统一的数字通信协议,通过以太网接口芯片W5300与上位机完成速率达40Mbps的通信,实现了多路模拟信号的高速远程传输。试验表明,该系统可靠性高、通用性强,能够高效全面地完成对飞行器的各项功能测试,满足项目需要。     

基于RapidIO技术的网络交换板卡的设计与实现

为了满足新的信号处理平台使用RapidIO技术来进行重构的要求,实现DSP芯片在信号处理板之间和机箱之间的动态连接配置,提出了一种基于RapidIO的网络交换板卡的设计和实现方式。板卡使用TSI578交换芯片构成RapidIO交换机,来实现信号处理板和网络交换板之间的RapidIO数据包路由交换;使用千兆以太网和光纤来实现机箱间的互连;使用FPGA芯片来实现RapidIO和千兆以太网、光纤数据之间的协议转换。应用结果表明,利用该网络交换板能够很好的实现DSP芯片在板卡间与机箱间的互连重构。     

基于1553B总线和以太网的接口卡设计

为实现指令的可靠接收和远距离、大容量数据的高速回收,结合1553B总线的实时性、高可靠性和以太网传输的速度快、距离远等优点,设计了基于1553B总线和以太网的接口方案;介绍了BU-65170作为RT端与BC端通信的硬件设计、初始化配置及消息的接收,阐述了W5300与远端上位机通讯的硬件设计及UDP传输,并针对以太网采用快速UDP传输方式的不可靠性,从硬件设计和逻辑实现进行了可靠性优化,经过试验验证,采用20 m屏蔽双绞线,以7 MB/s速度传输数据,未出现丢数和误码现象,已成功应用在工程实践中。     

数字电视机顶盒的以太网接入设计与实现

为了满足家庭用户对于交互式多媒体数字电视业务的需求,设计与实现了在数字电视机顶盒上接入以太网的功能;硬件设计部分以嵌入式高速以太网接口芯片DM9000A为核心,在数字电视机顶盒硬件平台上从外围电路连接、地址空间等方面进行了设计研究;软件设计部分包括软件流程、DM9000A驱动程序的实现、LwIP协议接口设计以及应用层软件的设计。提出了系统测试方案,通过对整个数字电视机顶盒以太网接入系统功能测试结果表明,UDP传输速度可以达到20Mbps左右,接口时序的正确性达到90%以上,系统的性能稳定性强,达到了设计要求,整个系统的运行效果理想,应用前景广泛。      

多通道磁共振成像仪控制台数据传输模块设计

当前临床高场磁共振成像（MRI）系统要求成像仪控制台支持16个甚至32个接收通道,可以频繁和高速地进行数据传输并支持快速成像．基于此要求,本文研发了一个基于PowerPC处理器的数据传输模块,将其集成于自行研发的MRI成像仪控制台中,用于成像过程中控制台与计算机之间数据的高速传输．该模块以飞思卡尔公司的高性能PowerPC处理器—MPC8270为核心,运行嵌入式Linux操作系统．处理器与用户计算机之间通过百兆以太网连接,使用局部总线连接控制台的序列运行模块和数据采集模块（数量可扩展）．处理器响应数据采集模块发来的中断请求以快速读取和上传数据．本设计通过驱动程序的设计以保障响应的速度与可靠性．成像实验表明此设计方案能够满足多个接收通道数据快速获取与传输的需求．     

线路保护装置SV直采传输方案研究

分析了当前智能变电站SV点对点发送处理机制,提出了一种满足过程层要求的高均匀性和一致性SV直采传输方法。应用FPGA实现DMA控制器和以太网MAC控制单元,对SV报文添加发送描述符,由FPGA根据描述符直接控制SV发送。采用Spartan-6系列架构FPGA,通过PCI Express总线,系统内部实现SV数据高速传输。此方案充分利用了FPGA的并行数据处理的特性及丰富的IP资源,设计实现了多路以太网点对点数据的高带宽和高可靠性传输,极大的提升了智能变电站系统的性能。     

基于PCI-E和光纤的红外高速传输系统

 随着红外成像探测系统向长线列和大面阵方向发展,红外数据量大幅度增加,传统的数据传输技术已不能满足这么高的传输速度要求,针对这个问题采用先进的PCI（peripheral component interconnect,外设组件互联）Express（简称PCI E）技术和光纤高速传输技术,系统速度达到100 Mbyte/s以上,解决了红外图像超高速传输问题,并通过实验采集到了高质量的红外图像。结果表明,该系统对高速红外图像采集具有很高的实用价值。     

AFDX网络传输性能分析

AFDX(Avionics Full Duplex Switched Ethernet) 作为一种基于Ethernet技术的全双工数据交换航空电子数据总线,它不仅避免了Ethernet数据传输冲突和碰撞的问题,而且在减轻重量的基础上提高了数据传输率。在设计的过程中,为了保证数据传输的实时性和可靠性,确保数据传输的确定性和无丢失服务,网络传输性能测试分析是设计人员必须考虑的问题。由此一种简单快捷的基于网络演算 NC( Network Calculus)理论进行总线性能传输和测试的方法被推导出来,目的是通过数学评估和仿真的手段分析不同航空电子AFDX数据总线和网络拓扑结构的传输性能,分析的主要目的针对三个重要的网络延迟参数指标(延迟、预留缓冲区和输出数据流)。开展这方面的研究有利于在航电总线设计初期帮助设计人员发现问题,尤其是应用于保证航电数据总线无丢失确定性服务方面。除此之外,还比较了目前存在的延迟计算的几种常用方法,并通过仿真举例说明了这种方法的应用。     

基于CEM的故障字典诊断模型的建立与XML描述

飞行场景仿真测试是目标特征捕获系统研制过程的重要组成部分,针对目标特征捕获系统模拟飞行场景仿真对场景图像显示的实时性以及数据传输高速率等挑战,本文提出了一种应用于飞行场景仿真的高速图像注入模块设计方案：以FPGA为核心器件,控制USB 3.0接口与LVDS总线实现图像的高速传输,利用FPGA进行图像转换提高图像显示的实时性,并采用基于乒乓操作的双缓存结构保证数据传输的连续性。实验结果表明,该模块在实现1.4Gbps图像传输速率的同时,保证了图像显示实时性与传输正确性。