CN111339018A - 一种fpga板卡间速率可调的高速数据传输系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及FPGA应用领域，具体提供了一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统及方法。与现有技术相比，本发明的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统，包括若干FPGA数据传输板卡、FPGA处理模块A1和上位机，所述FPGA数据传输板卡、FPGA处理模块A1和上位机依次连接；所述FPGA处理模块A1包括若干GTH接口、速率自动匹配模块、光纤接口和时钟模块，所述GTH接口与速率自动匹配模块连接，速率自动匹配模块与光纤接口连接，时钟模块也与光纤接口连接。利用FPGA板卡间的GTH接口速率的自动调整，消除了不同速率GTH接口FPGA错插的问题，降低了调试时间，提高了应用效率，具有良好的推广价值。

Description

一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统及方法
技术领域
本发明涉及FPGA应用领域，具体提供了一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统及方法。
背景技术
在量子计算测控领域测制量子信号时，会用到多块数据传输速率不同的FPGA数据传输板卡。为防止集成时FPGA数据传输板卡的误插，通常需要在结构上对FPGA数据传输板卡进行处理。在实际应用时，该方法不利于模块的标准化，另一方面，也增加了开发周期。
发明内容
本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种设计合理，安全适用的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统。
本发明进一步的技术任务是提供一种实用性强的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统，包括若干FPGA数据传输板卡、FPGA处理模块A1和上位机，所述FPGA数据传输板卡、FPGA处理模块A1和上位机依次连接；
所述FPGA处理模块A1包括若干GTH接口、速率自动匹配模块、光纤接口和时钟模块，所述GTH接口与速率自动匹配模块连接，速率自动匹配模块与光纤接口连接，时钟模块也与光纤接口连接。
进一步的，所述FPGA数据传输板卡通过GTH接口与FPGA处理模块A1连接，所述上位机通过光纤接口与FPGA处理模块A1连接。
进一步的，所述速率自动匹配模块包含数据打包与拆分模块，所述数据打包与拆分模块与光纤接口连接。
进一步的，所述若干FPGA数据传输板卡的外形相同，与FPGA处理模块A1中GTH接口随机连接。
作为优选，所述上位机为PC机。
一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输方法，为FPGA处理模块A1中的GTH接口配置需要的最低传输速率，用于检测接受数据，FPGA数据传输板卡以固定频率发送校验码，并检测接受端的数据，从FPGA数据传输板卡发送的校验码通过GTH接口与速率自动匹配模块交互，速率自动匹配模块通过光纤接口与上位机交互，时钟模块与光纤接口连接用于提供运行时钟。
进一步的，当FPGA处理模块A1的GTH接口检测到数据不为校验码时，速率自动匹配模块采用动态重配置接口，重新配置GHT接口的速率，修改为记录的其他FPGA数据传输板卡传输速率，并检测数据；
当检测到校验码时，将速率匹配成功标识发送至速率自动匹配模块，并通过GTH接口发送询问数据，询问FPGA数据传输板卡的编号，将FPGA数据传输板卡的编号和对应GTH接口号通过速率自动匹配模块中的数据打包与拆分模块传输给上位机。
进一步的，所述速率自动匹配模块中的数据打包与拆分模块通过光纤接口与上位机交互。
作为优选，所述上位机为PC机。
本发明的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统及方法和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：
(1)本发明设计合理，通过将若干FPGA数据传输板卡进行标准化设计，减少了开发时间和周期，提高了FPGA数据传输板卡的可重复利用性，通过速率自动匹配模块实现速率自动匹配，FPGA处理模块A1可自动匹配并识别接连的FPGA数据传输板卡编号，并消除了人工误插板卡的可能性。
(2)在实际应用时，该方法有利于模块的标准化，实现了FPGA数据传输板卡间GTH接口速率的自动调整，消除了不同速率GTH接口FPGA错差的问题，降低了调试时间，提高了应用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1是一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统的系统框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明的方案，下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。
下面给出一个最佳实施例：
如图1所示，本实施例的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统，包括FPGA数据传输板卡B1、FPGA数据传输板卡B2、FPGA数据传输板卡B3、FPGA处理模块A1和PC机，FPGA数据传输板卡B1、FPGA数据传输板卡B2、FPGA数据传输板卡B3分别于FPGA处理模块A1连接，FPGA处理模块A1与PC机连接。
其中，FPGA数据传输板卡B1、FPGA数据传输板卡B2和FPGA数据传输板卡B3外形相同。
FPGA处理模块A1包括第一GTH接口、第二GTH接口、第三GTH接口、速率自动匹配模块、光纤接口和时钟模块，第一GTH接口、第二GTH接口和第三GTH接口分别与速率自动匹配模块连接，速率自动匹配模块与光纤接口连接，且速率自动匹配模块包括数据打包与拆分模块，时钟模块也与光纤接口连接。
FPGA数据传输板卡B1与第一GTH接口连接，FPGA数据传输板卡B2与第二GTH接口连接，FPGA数据传输板卡B3与第三GTH接口连接，PC机通过光纤接口与速率自动匹配模块中数据打包与拆分模块连接。
基于上述系统，实现FPGA板卡间速率可调的高速数据传输方法为：
一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输方法，为FPGA处理模块A1中的GTH接口配置需要的最低传输速率，用于检测接受数据，3个FPGA数据传输板卡以固定频率发送校验码，并检测接受端的数据，每个FPGA数据传输板卡发送的校验码通过各自的GTH接口与速率自动匹配模块交互，速率自动匹配模块通过光纤接口与上位机交互，时钟模块与光纤接口连接用于提供运行时钟。
具体的工作流程如下：
步骤S01，上电后，为FPGA处理模块A1的第一GTH接口配置需求的最低传输速率，并检测接收到的数据；FPGA数据传输板卡B1上电后，以固定频率发送校验码，并检测接收端数据。
步骤S02，当FPGA处理模块A1的第一GTH接口检测到数据不为校验码时，速率自动匹配模块采用动态重配置接口，重新配置第一GTH接口的速率，修改为记录的其它FPGA数据传输板卡传输速率，并检测数据。
当检测到校验码时，将速率匹配成功标识发送给速率自动匹配模块，并通过第一GTH接口的发送接口发送询问数据，询问FPGA数据传输板卡B1的编号；将FPGA数据传输板卡的编号和对应GTH接口号，通过速率自动匹配模块中数据打包与拆分模块发送给PC机。
步骤S03，当FPGA数据传输板卡B1接收到询问信号时，发送板卡的编号信息给FPGA处理模块A1。
步骤S04，重复步骤S01到S03，完成3个FPGA数据传输板卡的速率匹配。
步骤S05，PC机接收FPGA数据传输板卡的编号和对应GTH接口号信息，开始工作模式控制信号和应用数据的下发。
步骤S06，FPGA数据传输板卡根据PC机的要求的工作模式，将采样数据上传给FPGA处理模块A1；FPGA处理模块A1将N个FPGA数据传输板卡的数据进行打包，并上传给上位机。
上述具体的实施方式仅是本发明具体的个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体的实施方式，任何符合本发明的权利要求书的FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统及方法且任何所述技术领域普通技术人员对其做出的适当变化或者替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统，其特征在于，包括若干FPGA数据传输板卡、FPGA处理模块A1和上位机，所述FPGA数据传输板卡、FPGA处理模块A1和上位机依次连接；
所述FPGA处理模块A1包括若干GTH接口、速率自动匹配模块、光纤接口和时钟模块，所述GTH接口与速率自动匹配模块连接，速率自动匹配模块与光纤接口连接，时钟模块也与光纤接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统，其特征在于，所述FPGA数据传输板卡通过GTH接口与FPGA处理模块A1连接，所述上位机通过光纤接口与FPGA处理模块A1连接。
3.根据权利要求2所述的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统，其特征在于，所述速率自动匹配模块包含数据打包与拆分模块，所述数据打包与拆分模块与光纤接口连接。
4.根据权利要求1所述的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统，其特征在于，所述若干FPGA数据传输板卡的外形相同，与FPGA处理模块A1中GTH接口随机连接。
5.根据权利要求3所述的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输系统，其特征在于，所述上位机为PC机。
6.一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输方法，其特征在于，为FPGA处理模块A1中的GTH接口配置需要的最低传输速率，用于检测接受数据，FPGA数据传输板卡以固定频率发送校验码，并检测接受端的数据，从FPGA数据传输板卡发送的校验码通过GTH接口与速率自动匹配模块交互，速率自动匹配模块通过光纤接口与上位机交互，时钟模块与光纤接口连接用于提供运行时钟。
7.根据权利要求6所述的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输方法，其特征在于，当FPGA处理模块A1的GTH接口检测到数据不为校验码时，速率自动匹配模块采用动态重配置接口，重新配置GHT接口的速率，修改为记录的其他FPGA数据传输板卡传输速率，并检测数据；
当检测到校验码时，将速率匹配成功标识发送至速率自动匹配模块，并通过GTH接口发送询问数据，询问FPGA数据传输板卡的编号，将FPGA数据传输板卡的编号和对应GTH接口号通过速率自动匹配模块中的数据打包与拆分模块传输给上位机。
8.根据权利要求7所述的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输方法，其特征在于，所述速率自动匹配模块中的数据打包与拆分模块通过光纤接口与上位机交互。
9.根据权利要求8所述的一种FPGA板卡间速率可调的高速数据传输方法，其特征在于，所述上位机为PC机。
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