CN114050838B - 100Gbps带宽RapidIO信号源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种100Gbps带宽RapidIO信号源，输出数字信号带宽高，输出数字信号格式灵活，速率多档可调。本发明通过下述技术方案实现：部署在服务器的数据文件生成及控制软件根据航空电子综合射频系统的通用信号与信息处理子系统的输入数字信号特性，生成100Gbps带宽RapidIO信号源的发送数据文件，通过以太网发送到数据交换模块。数据交换模块通过GTX将数据文件分发到信号处理模块组。信号处理模块将从GTX接口接收到的数据文件写入DDR4，在收到数据文件生成及控制软件的发送指令后，将数据通过RapidIO接口作为信号源输出信号发送到航空电子综合射频等系统中通用信号与信息处理系统。

Description

100Gbps带宽RapidIO信号源
技术领域
本发明涉及信号与信息处理领域，具体涉及信号与信息处理系统的100Gbps大带宽RapidIO信号源设计方法。
背景技术
RapidIO是一种高性能、低引脚数、基于数据包交换的互连体系结构，是为满足和未来高性能嵌入式系统需求而设计的一种开放式互连技术标准。RapidIO主要应用于嵌入式系统内部互连，支持芯片到芯片、板到板间的通讯，可作为嵌入式设备的背板(Backplane)连接。RapidIO协议由逻辑层、传输层和物理层构成。逻辑层定义了所有协议和包格式。这是对终端进行初始化和完成传送的很有必要的信息。传输层为数据包从一个终端到另一个终端通道的必要信息。物理层描述了设备之间接口协议，例如包传装置，流量控制，电特性及低级错误管理等。Rapid IO分为并行Rapid IO标准和串行Rapid IO标准，串行RapidIO(SRIO)是指物理层采用串行差分模拟信号传输的RapidIO标准。RapidIO互联主要通过RapidIO交换芯片实现。射频信号源是应用间接合成法并通过锁相环路将主振源的频率和参考频率源的频率联系起来的校准射频无线电测量仪器。在航空电子综合射频等系统中，天线接收下来的信号经ADC转换为数字信号后送信号与信息处理系统进行处理。随着系统规模和功能的增长，数字信号数据带宽可达近百Gbps。由于目前没有信号源仪器的数字信号带宽可达到近百Gbps，当信号与信息处理系统不具备射频前端天线、采集系统等真实系统环境时无法就大带宽指标进行验证，开展完备的功能验证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输出数字信号带宽高，输出数字信号格式灵活，速率多档可调，具备多路单路输出的大带宽信号能力的100Gbps带宽RapidIO信号源，以解决航空电子综合射频等系统中通用信号与信息处理系统无大带宽数字信号源的问题。
本发明的上诉目的通过以下措施实现：一种100Gbps带宽RapidIO信号源，包括：机箱中的数据交换模块，通过吉比特收发器GTX和高速串行计算机扩展总线PCIe与数据交换模块相连的可扩展的多个信号处理模块，部署在一台服务器上的数据文件生成及控制软件，其特征在于：数据文件生成及控制软件根据航空电子综合射频系统的通用信号与信息处理子系统输入的数字信号特性信号，生成100Gbps带宽RapidIO信号源的待发送数据文件，服务器通过以太网将数据文件发送到数据交换模块，数据交换模块通过GTX将数据文件分发到信号处理模块组，信号处理模块将从GTX接口接收到的数据文件写入同步动态随机存储器DDR4，在收到数据文件生成及控制软件的发送指令后，信号处理模块将DDR4中数据通过RapidIO接口作为信号源的输出信号发送到航空电子综合射频等系统中的通用信号与信息处理子系统。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明采用机箱中的数据交换模块，通过GTX和PCIe与数据交换模块多路相连的可扩展信号处理模块，部署在一台服务器上的数据文件生成及控制软件组成的100Gbps带宽RapidIO信号源输出数字信号带宽高，可提供最高100Gbps带宽。能够在航空电子综合射频等系统研制过程中，极大地简化信号与信息处理系统验证条件，加快其测试验证过程。当系统天线等条件不具备时，该信号源使通用信号与信息处理系统也可模拟真实系统环境开展充分的功能验证，从而完善通用信号与信息处理系统的开发验证流程，节约系统联试验证时间，加快系统研制进度。
本发明采用数据文件生成及控制软件以根据航空电子综合射频系统的信号与信息处理子系统的输入数字信号特性灵活的生成待信号源待发送数据文件，通过可扩展信号处理模块组形成多路单路输出大带宽信号能力。输出数字信号格式灵活，速率多档可调。单路发送分为100Gbps、40Gbps、20Gbps三档，由10组4X 5Gbps SRIO同时发送完成；多路发送支持最多10路发送，分为20Gbps、15Gbps、10Gbps三档，每路由2组4X 5Gbps SRIO同时发送完成。
本发明设备硬件平台采用开放式高速全交换架构实现高速互联，具有可扩展性；在不改变硬件体系架构的情况下，信号处理模块可以按需插入在预留槽位即可方便实现功能扩展。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案，但本发明所保护的内容不局限于以下所述。
图1是100Gbps带宽RapidIO信号源系统组成框图。
图2是图1信号处理模块的电路原理示意图。
图3是图1数据交换模块电路原理示意图。
图4系统工作流程示意图。
具体实施方式
参阅图1。在以下描述的示意性优选实施例中，一种100Gbps带宽RapidIO信号源，包括：机箱中的数据交换模块，通过吉比特收发器GTX和高速串行计算机扩展总线PCIe与数据交换模块相连的可扩展的多个信号处理模块，部署在一台服务器上的数据文件生成及控制软件。数据文件生成及控制软件根据航空电子综合射频系统的通用信号与信息处理子系统输入的数字信号特性信号，生成100Gbps带宽RapidIO信号源的待发送数据文件，服务器通过以太网将数据文件发送到数据交换模块，数据交换模块通过GTX将数据文件分发到信号处理模块组，信号处理模块将从GTX接口接收到的数据文件写入同步动态随机存储器DDR4，在收到数据文件生成及控制软件的发送指令后，信号处理模块将DDR4中数据通过RapidIO接口作为信号源信号输出信号发送到航空电子综合射频等系统中通用信号与信息处理系统。
机箱中硬件平台采用开放式高速全交换架构，机箱背板预留有插入信号处理模块扩展槽，服务器和机箱通过以太网互联。
在可选的实施例中，数据发送信号处理模块组可以是5-7个，单路发送分为100Gbps、40Gbps、20Gbps三档，由10组4X 5Gbps SRIO同时发送完成；多路发送支持最多10路发送，分为20Gbps、15Gbps、10Gbps三档，每路由2组4X 5Gbps SRIO同时发送完成。
参阅图2。每个信号处理模块包括：相连现场可编程逻辑门阵列FPGA的光模块电路和相连FPGA电路两端的DDR存储电路和板级管理的ZYNQ电路，FPGA将从GTX接口接收到的数据存储到DDR4，ZYNQ接收到数据文件生成及控制软件的发送指令后，通知FPGA通过4路4X5Gbps光纤将数据发送出去。
参阅图3。数据交换模块包括：通过以太网接收服务器数据信号的X86处理器电路，以及Pcie SW交换电路相连所述X86处理器和FPGA电路，PCIe交换电路完成PCIe交换，数据交换模块与信号处理模块间通过PCIe总线交互控制命令，X86处理器电路接收远程控制命令，通过千兆以太网接收服务器的数据文件并转发至信号处理模块。
参阅图4。用户通过服务器的数据文件生成及控制软件设置波形类型、采样速率、数据位宽、波形文件种类、仿真时间等参数，生成满足参数设置的数据文件，将文件存储到本地硬盘中，也可直接选择已经保存在本地硬盘的数据文件。数据文件生成及控制软件通过以太网将数据文件从服务器发送到数据交换模块。数据交换模块按照数据文件生成及控制软件的控制参数指令对文件进行切分，完成波形生成文件加载，通过GTX接口将数据分发至各个信号处理模块，信号处理模块将数据文件存储至DDR4。信号处理模块接收到发送指令后，将DDR4中的数据通过SRIO总线发送作为信号源信号输出信号。
以上结合附图对本发明进行了详细描述，但需要指出的是，上述实例所描述的是仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，比如可以结合具体的实现改变处理流程和处理顺序、可以选设识别过程中的不同参数来实现本发明的技术方法、可根据实际情况选择机箱预留槽位。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种100Gbps带宽RapidIO信号源，包括：机箱中的数据交换模块，通过吉比特收发器GTX和高速串行计算机扩展总线PCIe与数据交换模块相连的可扩展的多个信号处理模块，部署在一台服务器上的数据文件生成及控制软件，其特征在于：数据文件生成及控制软件根据航空电子综合射频系统的通用信号与信息处理子系统输入的数字信号特性信号，生成100Gbps带宽RapidIO信号源的待发送数据文件，服务器通过以太网将数据文件发送到数据交换模块，数据交换模块通过GTX将数据文件分发到信号处理模块组，信号处理模块将从GTX接口接收到的数据文件写入同步动态随机存储器DDR4，在收到数据文件生成及控制软件的发送指令后，信号处理模块将DDR4中数据通过RapidIO接口作为信号源的输出信号发送到航空电子综合射频系统中通用信号与信息处理子系统；
通过以太网接收服务器数据信号的X86处理器电路，以及Pcie SW交换电路相连所述X86处理器和FPGA电路，PCIe交换电路完成PCIe交换，服务器、数据交换模块与信号处理模块间通过PCIe总线交互控制命令，X86处理器电路接收远程控制命令，通过千兆以太网接收服务器的数据文件并转发至信号处理模块。
2.如权利要求1所述的100Gbps带宽RapidIO信号源，其特征在于：处理模块组为5-7个，单路数据发送信号分为100Gbps、40Gbps、20Gbps三档，由10组4X 5Gbps SRIO同时发送完成。
3.如权利要求1所述的100Gbps带宽RapidIO信号源，其特征在于：多路数据发送支持至多10路发送，分为20Gbps、15Gbps、10Gbps三档，每路由2组4X 5Gbps SRIO同时发送完成。
4.如权利要求1所述的100Gbps带宽RapidIO信号源，其特征在于：每个信号处理模块包括：相连现场可编程逻辑门阵列FPGA的光模块电路和相连FPGA电路两端的DDR存储电路，以及板级管理的ZYNQ电路。
5.如权利要求4所述的100Gbps带宽RapidIO信号源，其特征在于：FPGA将从GTX接口接收到的数据存储到DDR4，ZYNQ接收到数据文件生成及控制软件的发送指令后，通知FPGA通过4路4X 5Gbps SRIO光纤将数据发送出去。
6.如权利要求1所述的100Gbps带宽RapidIO信号源，其特征在于：用户通过服务器的数据文件生成及控制软件设置波形类型、采样速率、数据位宽、波形文件种类、仿真时间参数，生成满足参数设置的发送数据文件，将文件存储到本地硬盘中，或直接选择已经保存在本地硬盘的数据文件。
7.如权利要求1所述的100Gbps带宽RapidIO信号源，其特征在于：数据文件生成及控制软件通过以太网将数据文件从服务器发送到数据交换模块，数据交换模块按照数据文件生成及控制软件的控制参数指令对文件进行切分，完成波形生成文件加载，通过GTX接口将数据分发至各个信号处理模块，信号处理模块将数据文件存储至DDR4。
8.如权利要求7所述的100Gbps带宽RapidIO信号源，其特征在于：信号处理模块接收到发送指令后，将DDR4中的数据通过SRIO总线发送作为信号源信号输出信号。
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