嵌入式千兆以太网传输系统在VLBI硬件相关处理机中的应用
甚长基线干涉测量（VLBI）是重要的射电天文技术, 具有极高的空间分辨率, 是国际上广泛采用的深空探测器高精度测量手段。硬件相关处理机则是VLBI数据预处理的核心设备。随着以FPGA(Field Programmeble Gate Array) 为实现平台的嵌人式系统的不断发展, 用FPGA和嵌入式系统作为实现方式成为硬件相关处理机研究的一个方向。研究了如何利用嵌人式千兆以太网传输系统对硬件相关处理机的长期累加子系统（LTA）进行改进。
【关键词】: 甚长基线干涉测量(VLBI)，硬件相关处理机，嵌人式系统，千兆以太网，FPGA
一、引言
VLBI是目前分辨率最高的天文观测技术, 在天体物理、天体测量和天文地球动力学等研究领域得到广泛的应用。在传统的VLBI技术中, 观测站获得的海量数字化数据先记录在磁带上, 再传送到数据处理中心的相关处理机进行事后相关处理。近年来发展迅速的e-VLBI采用硬盘记录, 并通过网络将观测数据传输到数据处理中心的相关处理机进行处理。作为e-VLBI高级阶段，实时VLBI采集数据后无需记录，可直接传送至相关处理机，真正实现数据的实时相关处理。
相关处理机数据流程如图所示。台站观测的数据由网络传送到数据处理中心, 数据由相关处理机PBD(Play-Back Device)接收, 经高速I/O卡送PBI(Play-Back Interface), 进行数据流恢复和解码工作, 然后经过FFT变换和乘加运算(MAC)后送到LTA(Long Time Add)进行长时间累加。累加后的数据再经过千兆网络送到后续部门进行后处理。LTA长时间累加后输出的数据流量为32Mb.s-1, 为此研究和设计的千兆以太网传输系统可实现对LTA数据的采集和传输。
嵌人式千兆以太网传输系统需要巨大的内存带宽, 使在提高系统整体性能方面面临挑战。以Xilinx公司的ML403评估板为平台, Virtex-4 FX系列FPGA为核心建立的千兆以太网传输系统具有很高的网络传输性能, 该嵌人式千兆以太网传输系统直接实现将数据拷贝、校验和计算转移到硬件, 使PowerPC处理器只需要处理TCP/IP数据帧头以及相关通信协议。在该系统中, 将多端口内存控制器(MPMC，Multi Port Memory Controller)和传输直接存储控制器(CD-MAC:Communication DMA Cintroller)结合起来, 完成大块数据在内存和以太网介质访问控制器()MAC间的搬运。这样可以节省时间来完成其他的工作。
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【关键词】: 甚长基线干涉测量(VLBI)，硬件相关处理机，嵌人式系统，千兆以太网，FPGA
一、引言
VLBI是目前分辨率最高的天文观测技术, 在天体物理、天体测量和天文地球动力学等研究领域得到广泛的应用。在传统的VLBI技术中, 观测站获得的海量数字化数据先记录在磁带上, 再传送到数据处理中心的相关处理机进行事后相关处理。近年来发展迅速的e-VLBI采用硬盘记录, 并通过网络将观测数据传输到数据处理中心的相关处理机进行处理。作为e-VLBI高级阶段，实时VLBI采集数据后无需记录，可直接传送至相关处理机，真正实现数据的实时相关处理。
相关处理机数据流程如图所示。台站观测的数据由网络传送到数据处理中心, 数据由相关处理机PBD(Play-Back Device)接收, 经高速I/O卡送PBI(Play-Back Interface), 进行数据流恢复和解码工作, 然后经过FFT变换和乘加运算(MAC)后送到LTA(Long Time Add)进行长时间累加。累加后的数据再经过千兆网络送到后续部门进行后处理。LTA长时间累加后输出的数据流量为32Mb.s-1, 为此研究和设计的千兆以太网传输系统可实现对LTA数据的采集和传输。
嵌人式千兆以太网传输系统需要巨大的内存带宽, 使在提高系统整体性能方面面临挑战。以Xilinx公司的ML403评估板为平台, Virtex-4 FX系列FPGA为核心建立的千兆以太网传输系统具有很高的网络传输性能, 该嵌人式千兆以太网传输系统直接实现将数据拷贝、校验和计算转移到硬件, 使PowerPC处理器只需要处理TCP/IP数据帧头以及相关通信协议。在该系统中, 将多端口内存控制器(MPMC，Multi Port Memory Controller)和传输直接存储控制器(CD-MAC:Communication DMA Cintroller)结合起来, 完成大块数据在内存和以太网介质访问控制器()MAC间的搬运。这样可以节省时间来完成其他的工作。
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