李正军, 周志权, 赵占锋

(哈尔滨工业大学(威海)信息与电气工程学院，山东 威海 264209)



基于FPGA的高速数据传输系统设计与实现

李正军, 周志权, 赵占锋

(哈尔滨工业大学(威海)信息与电气工程学院，山东 威海 264209)

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。

Nios II；TLK2711；Zynq-7000；ARM+FPGA；千兆以太网

0 引言

随着数字信号处理技术的蓬勃发展，在雷达信号处理、遥感数据处理、无人机实时监测、卫星通信、量子通信、航测等众多领域，复杂、庞大的数据传输和处理面临着严峻的挑战[1]。日益剧增的原始数据、庞大的实时运算量和高度复杂的算法都对处理、传输速度提出了更高的要求，高速、稳定、安全、高效的数据传输方案成为整个系统不可分割的组成部分和技术难点。

TLK2711是一种基于串行/解串技术的高速收发器件，单路传输速度高达2.5 Gbit/s[2]。……