基于FPGA的高速串行通信嵌入式系统的研究与设计
摘要:介绍基于IBMPowerPC405硬核的嵌入式系统的构建,分析基于嵌入IBMPowerPC405硬核的Virtex-II系列FPGA设计的通信嵌入式系统的系统架构,并实现系统设计,最后下载到Virtex-IIPro板上的Prom芯片上。测试结果显示,系统结构紧凑,工作可靠稳定,实现了通信嵌入式系统。在Windows2000环境下,传输速率约4MB/秒。
关键词:FPGA;EDK;PowerPC405;嵌入式;AuroraIP核;高速串行通信
片上可编程系统(SOPC,SystemOnaProgrammableChip)技术是近年来随着微电子技术的发展而出现的新兴的嵌入式计算机系统技术。由于其与传统的嵌入式计算机系统相比速度更快,集成度更高,灵活性更大,因而目前得到了越来越广泛的应用。
飞行控制计算机系统采用多机系统结构,根据工作的要求,为保障系统的可靠性工作,飞行控制计算机采用三余度容错系统,每两台计算机间通过电缆连接,进行高速串行通信。在该课题的背景下,本设计采用了基于PowerPC405处理器的SOPC解决方案,实现了基于FPGA的高速串行通信嵌入式系统平台的研究与设计。
1.系统整体设计
基于FPGA的高速串行通信嵌入式系统平台主要要实现两个主要部分:嵌入式系统平台的搭建和高速串行收发器。嵌入式系统平台的搭建是基于Xilinx公司推出的FPGA平台Virtex-IIPro上的一种较为完善的SOPC解决方案。Xilinx在Virtex-IIProFPGA芯片中嵌入了IBMPowerPC405处理器硬核,提供了相应的总线架构,丰富的IP核资源,以及方便、高效的设计开发工具。高速串行收发器的实现是使用Aurora核,Aurora核的数据传送为32位,串行数据传输速率为1.25Gbps,参考时钟为62.5MHz,Aurora接口读写时钟频率为31.25MHz;再设计一个接收存储器和一个发送存储器,将Aurora核和嵌入式系统连接起来,完整整个系统设计。系统整体结构图如图1所示:
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关键词:FPGA;EDK;PowerPC405;嵌入式;AuroraIP核;高速串行通信
片上可编程系统(SOPC,SystemOnaProgrammableChip)技术是近年来随着微电子技术的发展而出现的新兴的嵌入式计算机系统技术。由于其与传统的嵌入式计算机系统相比速度更快,集成度更高,灵活性更大,因而目前得到了越来越广泛的应用。
飞行控制计算机系统采用多机系统结构,根据工作的要求,为保障系统的可靠性工作,飞行控制计算机采用三余度容错系统,每两台计算机间通过电缆连接,进行高速串行通信。在该课题的背景下,本设计采用了基于PowerPC405处理器的SOPC解决方案,实现了基于FPGA的高速串行通信嵌入式系统平台的研究与设计。
1.系统整体设计
基于FPGA的高速串行通信嵌入式系统平台主要要实现两个主要部分:嵌入式系统平台的搭建和高速串行收发器。嵌入式系统平台的搭建是基于Xilinx公司推出的FPGA平台Virtex-IIPro上的一种较为完善的SOPC解决方案。Xilinx在Virtex-IIProFPGA芯片中嵌入了IBMPowerPC405处理器硬核,提供了相应的总线架构,丰富的IP核资源,以及方便、高效的设计开发工具。高速串行收发器的实现是使用Aurora核,Aurora核的数据传送为32位,串行数据传输速率为1.25Gbps,参考时钟为62.5MHz,Aurora接口读写时钟频率为31.25MHz;再设计一个接收存储器和一个发送存储器,将Aurora核和嵌入式系统连接起来,完整整个系统设计。系统整体结构图如图1所示:
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