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采用Serial Rapid IO机制的DSP与FPGA高速数据传输系统设计(5)

时间:2017-05-30 16:13来源:毕业论文
2、全集成化:Quartus II的设计输入、逻辑综合、布局布线、仿真校验和编程下载等功能都全部集成在统一的开发环境下,可以加快动态开发和调试,缩短开


2、全集成化:Quartus II的设计输入、逻辑综合、布局布线、仿真校验和编程下载等功能都全部集成在统一的开发环境下,可以加快动态开发和调试,缩短开发周期。
3、硬件描述语言(HDL):QuartusII支持各种HDL输入选项,包括VHDL,Verilog HDL和Altera的硬件描述语言AHDL。
4、丰富的设计库:Quartus II提供丰富的库单元供设计者调用,其中包括各类常用的基本数字器件,以及参数化的宏单元模块(MegaFunction)。
在本系统设计中,采用了国际上通用的VHDL语言对某些具有特定功能的逻辑模块进行设计。VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language),即甚高速集成电路硬件描述语言,已经成为一个电子电路和系统的描述、建模、综合的工业标准。它具有强大的语言结构,可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计。它具有多层次的设计描述功能,支持设计库和可重复使用元件的生成。

3.2.3 Code Composer Studio v5简介
Code Composer Studio 包含一整套用于开发和调试嵌入式应用的工具。它包含适用于每个 TI 器件系列的编译器、源码编辑器、项目构建环境、调试器、描述器、仿真器以及多种其它功能。

4 系统硬件设计
本次硬件电路要实现与TMS320C6678的物理通信,主要包括实现分速功能的串并转换器,FPGA控制电路,时钟和电源四部分。结构如图7所示。
 
图7 硬件电路结构图

4.1 芯片选择与介绍
由于处理接收到的信号时,是将电压或电流信号转化为相应的0或1,因此,芯片在选择时要除要满足所需指标外,还要满足电气匹配。
4.1.1 FPGA控制电路
本次设计采用Altera公司生产的Cyclone III系列产品EP3C25Q240C8N。Cyclone III 系列实现了低功耗、低成本和高性能。利用TSMC的65nm低功耗(LP)工艺,Cyclone III FPGA提供丰富的逻辑、存储器和DSP功能,功耗更低。在可编程逻辑发展历史中,Cyclone III FPGA比其他低成本FPGA系列能够支持实现更多的应用。
Cyclone III器件系列包括20个全局时钟网络。可以通过专用时钟引脚,用户逻辑,锁相环来驱动时钟。 Cyclone III器件系列包括了四锁相环,每个锁相环带有五个输出提供强大的时钟管理和同步。可以使用锁相环来管理外部系统时钟和I/ O的接口。
Cyclone III器件系列有8个I/ O库。所有I / O库支持单端和差分IO,如图所示。
 
图8 IO特性
热插拔功能允许同一块PCB上,FPGA与3.3 V,2.5 V,1.8 V,1.5 V或1.2 V多种器件的互联。 Cyclone III器件系列热插拔功能消除了对其他设备上电顺序的要求。

4.1.2 串并转换器    
(1)简介
TLK3101是一个千兆位收发器收发器家族的一员,用在超高速双向点至点数据传输系统。TLK3101支持有效的串行接口速率2.5 Gbps至3.125 Gbps,可提供高达2.5 Gbps的数据带宽。与TLK1501功能相同(0.6 Gbps至1.5 Gbps收发器),TLK2501,1.6 Gbps至2.5Gbps收发器,提供广泛的高性能解决方案,板级结构物明显变化。与以上两者不同的是,TLK3101内部整合了终端电阻。
该芯片的主要应用是提供超高速点至点的基带数据传输通道,媒介阻抗为50Ω。传输介质可以是印刷电路板,铜电缆或光缆。数据传输的最大速率和距离依赖于媒体的衰减特性和噪声耦合环境。
此装置也可以通过减少路径数目,连接管脚和收发管脚来取代并行数据传输体系结构。载入收发器的并行数据通过串行通道传送,它可以是一个同轴铜芯电缆,控制阻抗背板,或光链路。它然后被改造成其原始的并行格式。通过目前方案提供了高能源并缩减了成本,以及在未来的可扩展的更高传输率。 采用Serial Rapid IO机制的DSP与FPGA高速数据传输系统设计(5):http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_8091.html
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