基于USB 3.0的高速数据回读系统设计

2021-04-01赵计贺张德彪李金强

中北大学学报(自然科学版) 2021年2期

关键词：设备

赵计贺，李杰，张德彪，李金强

(1.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原 030051；2.山东航天电子技术研究所，山东烟台 264000)

0 引言

导弹具有远距离、精准打击的作战能力，在现代化国防建设中的地位日益提升.在导弹研制成功后需要进行外场飞行测试试验评估其真实性能.为了获取弹体飞行状态，消除可能存在的隐患及进行故障诊断，试验中采用基于存储测试技术的多通道高速数据记录仪提供有力的数据支撑[1-2].为了可以及时处理和分析试验中存储的大量数据，需要高速回读系统将数据从存储器传输至上位机[3].

现场可编程门阵列(FPGA)在灵活性、并行性方面有着其它芯片所不具备的优势，被广泛地应用在数据采集存储、网络传输等方面[4-5].FPGA可以与存储器高速传输，但FPGA实现USB协议极其困难，不能直接与上位机进行通信[6].

由于USB 3.0物理接口比USB 2.0多出两组超高速传输差分对，USB 3.0的最大传输速度理论值可达500 MB/s，是USB 2.0最大传输速度60 MB/s 的8倍[7-8].CYUSB3014是CYPRESS(赛普拉斯)公司推出的一款USB 3.0控制器，提供了集成且灵活的功能.FPGA通过CYUSB3014内部提供的第二代通用可编程接口(GPIF II)以读写先进先出(FIFO)的方式进行双向通信.

本系统采用CYUSB3014在FPGA和上位机之间传输数据后，传输速度大幅度提高.FPGA向上位机发送数据的速度达到346.23 MB/s，上位机以116.56 MB/s的速度将数据写进硬盘.与USB 2.0相比，传输速度提升了286.23 MB/s.