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板卡标识码 :05XC7KSDI0231
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9路高速串行数据转SRIO光纤数据复合板

一、板卡概述

    板卡是一款基于Xilinx Kintex-7 FPGA的数据复合板,板载一片XC7K325T FPGA,用来实现将12路相机(含9路光接口和3路电接口相机)的数据复合成2路RapidIO信道光纤传输,以及抽取2路快视数据等功能。

    板卡的9路光口相机通过MT四位一体带状光纤传输。

    板卡具有1个百兆以太口,具有1个RS485半双工通讯接口,板卡具有双路指示灯。

数据复合板, Kintex-7 FPGA数据复合板,XC7K325T FPGA,数据采集,高速串行收发,快视数据

 

二、原理框图

    板卡采用Xilinx 7系列FPGA XC7K325T-1FFG900I作为主控制器,主要完成数据的采集、缓存、高速串行收发等功能,具体框图如图所示。一

 

图1-2 板卡功能框图

三、硬件指标

(1)具有2路X4的RapidIO双向通道,采用MT模块进行传输(GTX通道),线速率可以到到3.125Gbps。

(2)具有1路百兆以太网接口。

(3)具有3路3线制LVDS接口。

(4)具有9路高速串行数据接口,采用Gbits串行收发器TLK2711A,线速率可以达到1.6Gbps。

(5)板载1组64bits DDR3 SDRAM,每片DDR3颗粒容量为1Gbits,可独立工作于800MHz的时钟频率下。

(6)板载16MB BPI Nor Flash,支持FPGA的BPI模式加载。

(7)具有1路半双工RS485通信接口,用于参数配置和状态监测。

(8)板上JTAG调试接口,支持Xilinx Chipscope调试。

(9)支持板上复位。

(10)板载工作指示灯16个,12路相机各有一个状态指示信号灯,另外4个用于调试或电源状态指示。

(11)拨码开关1个,用于调试。

(12)板载1个温度传感器,用于板上温度检测。

(13)板卡为外部12VDC供电。

(14)所有芯片满足工业级标准。

四、功能特性

    数据复合板安装在光学本体上,负责将相机产生的3路LVDS信号和9路串行数据合并为2路RapidIO光信号数据(单路时钟为3.125GHz)分时发送,传递给数据复合板。

    通讯模块通过RS485C串口将参数配置(如,工作启停)传递给数据复合板,数据复合板将12路接收数据分为2路RapidIO信道(1路包含3路短波数据、1路包含其它9路数据和2路快视数据),并按照约定顺序分时发送给存储模块。数据复合板将数据接收通道的接收状态回传给通讯模块。

    光纤发送单元采用1路MT光纤收发芯片以及外围电路作为光纤发送单元。1路MT光纤接口包含4对SFP接口,共同组成1路RapidIO接口,作为1路数据输出信道连接至存储模块,传输时,采用握手传输方式。

    数据复合发送采用FIFO方式。

    此外,信道和工控机由于本身实时性限制,无法利用全部的数据进行数据快视,因此利用数据复合板实现数据挑包快视。挑选的快视包为选择每一帧成像文件的包信息,包数据的某一行或者某一列组成。快视接口采用百兆以太网,有效数据率小于20Mbps。百兆以太网接口芯片选用W5300,此外快视信息还通过RapidIO接口随数据输出接口发送给存储模块。

    电源控制模块给数据复合板上电后,数据复合板接收通讯模块发来的配置信息,并准备进入工作状态。当收到通讯单元模块的成像命令字后,数据复合板开始将12路千兆数据进行缓存、排列,分时将数据包发给存储模块。同时,数据复合板将自身状态发送给通讯模块。

    其中,可见相机的数据率为320Mbps*3,短波相机的数据率为800Mbps*3,热红外相机的数据率为200Mbps*3,紫外相机的数据率为50Mbps*3,快视数据率小于20Mbps。1路输出通道不大于2.4Gbps,一路输出通道不大于1.8Gbps,满足每路RapidIO信道要求。

    工控机通过RS485串口通知数据复合板转发两组独立的成像数据。