CN206962828U - Fpga高性能采集卡 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种FPGA高性能采集卡。它解决了现有技术设计不够合理等问题。本采集卡为具有呈层叠设置的核心板和底板的PCIe半高卡，核心板包括FPGA芯片、若干内存条、Flash存储器、有源差分晶振、加密芯片、EEPROM、高性能印刷电路板连接器和至少一个JTAG接口以及至少一个GPIO接口，底板上设有与核心板FPGA芯片相连且用于与服务器主板相连PCIe接口，底板上还设有若干分别与FPGA芯片相连的SFP+万兆光接口。优点在于：摈弃了网卡作为网络数据审计系统中的采集与过滤的方式，充分利用了FPGA硬件并行处理的优势,运算高效的优势，提高了系统的实时效率，不仅能提高数据采集、分析速度，还能提高数据传输速率，降低丢包率；提高了数据采集、分析、传输的安全性。

Description

FPGA高性能采集卡

技术领域

本实用新型属于网络设备技术领域，尤其是涉及一种FPGA高性能采集卡。

背景技术

随着网络的不断发展，网络信息安全管理的需求越来越多，很多行业提出了对网络行为、内容、流量等网络数据进行监控与审计的需求。目前该技术领域主要采用万兆网卡加服务器的方案来实现，其中万兆网卡主要用来采集网络数据，服务器进行网络数据的识别、过滤和分析。这些年来网络传输速度及数据量在不断提高，采用原有方案由于依赖于服务器CPU的大量中断和网络协议栈的层层解析，大大降低了数据处理速度，导致在万兆网络中数据丢包现象越来越多，问题也愈加突出。如果采用更高性能的服务器将导致成本高昂难以推广应用。针对上述问题，人们提出了各种不同的解决方案，例如，通过数据采集卡来对服务器进行拓展，其中，数据采集卡是实现数据采集功能的计算机扩展卡，它可以通过USB、PXI、PCI、PCIExpress、火线、PCMCIA、ISA、485、232、以太网、各种无线网络等总线接入个人计算机。但是现有的采集卡存在着诸多问题，例如，数据采集的精度较低、无法满足多路要求，采集速度低，因此，设计出一种多路、精度高、速度快的数据采集卡显得尤为必要和迫切。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种硬件架构简单采集速度块的FPGA高性能采集卡。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本FPGA高性能采集卡，其特征在于，本采集卡为具有呈层叠设置的核心板和底板的PCIe半高卡，所述的核心板包括FPGA芯片、若干内存条、Flash存储器、有源差分晶振、拨码开关、加密芯片、EEPROM、高性能印刷电路板连接器和至少一个JTAG接口以及至少一个GPIO接口，且所述的底板上设有与核心板相连且用于与服务器主板相连的PCIe接口，所述的底板上还设有若干分别与核心板相连的SFP+万兆光接口，且核心板与底板采用高性能印刷电路板连接器连接。

在上述的FPGA高性能采集卡中，所述的核心板具有支持万兆传输速率的FPGA芯片，且所述的FPGA芯片上连接有PCIe Gen2接口和/或PCIe Gen3接口。

在上述的FPGA高性能采集卡中，所述的内存条的数量为两个且均为512MBDDR3SDRAM内存条。

在上述的FPGA高性能采集卡中，所述的Flash存储器为64MB NOR Flash存储器。

在上述的FPGA高性能采集卡中，所述的有源差分晶振为200MHz晶振。

在上述的FPGA高性能采集卡中，所述的底板还包括与核心板相连的双路DC/DC电源系统，且所述的双路DC/DC电源系统分别连接有若干LED指示灯。

与现有的技术相比，本FPGA高性能采集卡的优点在于：摈弃了网卡作为网络数据审计系统中的采集与过滤的方式，充分利用了FPGA硬件并行处理的优势,运算高效的优势，提高了系统的实时效率，不仅能提高数据采集、分析速度，还能提高数据传输速率，降低丢包率；提高了数据采集、分析、传输的安全性。

附图说明

图1为本实用新型提供的原理框图。

图中，核心板1、FPGA芯片11、内存条12、Flash存储器13、有源差分晶振14、拨码开关15、JTAG接口16、GPIO接口17、加密芯片18、EEPROM19、高性能印刷电路板连接器20、底板2、PCIe接口21、SFP+万兆光接口22、LED指示灯23、双路DC/DC电源系统24、外部供电接口25。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，本FPGA高性能采集卡为具有呈层叠设置的核心板1和底板2的PCIe半高卡，核心板1包括FPGA芯片11、若干内存条12、Flash存储器13、有源差分晶振14、拨码开关15、加密芯片18、EEPROM19、高性能印刷电路板连接器20和至少一个JTAG接口16以及至少一个GPIO接口17，且底板2上设有与核心板1相连且用于与服务器主板相连的PCIe接口22，底板2上还设有若干分别与核心板1相连的SFP+万兆光接口21，且核心板1与底板2采用高性能印刷电路板连接器20连接。这里的PCIe半高卡(高速串行计算机扩展总线标准半高卡，适用于半高服务器，兼容全高服务器,FPGA具有硬件并行处理的优势,做运算有时只需1个时钟周期，不仅能提高数据采集、分析速度，还能提高数据传输速率，降低丢包率，提高数据采集、分析、传输的安全性。

具体地，本实施例中的核心板1具有支持万兆传输速率的FPGA芯片，且FPGA芯片上连接有PCIe Gen2接口和/或PCIe Gen3接口。内存条12的数量为两个且均为512MBDDR3SDRAM内存条，Flash存储器13为64MB NOR Flash存储器，有源差分晶振14为200MHz晶振。也就是说，这里的核心板1主要由支持万兆传输速率及PCIe Gen2或Gen3的FPGA芯片、2x512MB DDR3SDRAM内存条、64MB Flash存储器、有源晶振14等组成，FPGA用于网络数据的收、发、过滤、排序等。内存条用于缓存接收、发送的数据，Flash存储器用来存放配置数据及用户数据。

进一步地，本实施例中的底板2还包括与核心板相连的双路DC/DC电源系统24，且双路DC/DC电源系统24分别连接有若干LED指示灯23。也就是说，这里的底板2主要由双路DC/DC电源系统24、外部供电接口25、LED指示灯23、SFP+万兆光接口21、PCIe接口22等组成。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了核心板1、FPGA芯片11、内存条12、Flash存储器13、有源差分晶振14、拨码开关15、JTAG接口16、GPIO接口17、加密芯片18、EEPROM19、高性能印刷电路板连接器20、底板2、PCIe接口21、SFP+万兆光接口22、LED指示灯23、双路DC/DC电源系统24、外部供电接口25等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (6)

1.一种FPGA高性能采集卡，其特征在于，本采集卡为具有呈层叠设置的核心板(1)和底板(2)的PCIe半高卡，所述的核心板(1)包括FPGA芯片(11)、若干内存条(12)、Flash存储器(13)、有源差分晶振(14)、拨码开关(15)、加密芯片(18)、EEPROM(19)、高性能印刷电路板连接器(20)和至少一个JTAG接口(16)以及至少一个GPIO接口(17)，且所述的底板(2)上设有与核心板(1)相连且用于与服务器主板相连的PCIe接口(22)，所述的底板(2)上还设有若干分别与核心板(1)相连的SFP+万兆光接口(21)，且核心板(1)与底板(2)采用高性能印刷电路板连接器(20)连接。

2.根据权利要求1所述的FPGA高性能采集卡，其特征在于，所述的核心板(1)具有支持万兆传输速率的FPGA芯片，且所述的FPGA芯片上连接有PCIe Gen2接口和/或PCIe Gen3接口。

3.根据权利要求1或2所述的FPGA高性能采集卡，其特征在于，所述的内存条(12)的数量为两个且均为512MB DDR3 SDRAM内存条。

4.根据权利要求3所述的FPGA高性能采集卡，其特征在于，所述的Flash存储器(13)为64MB NOR Flash存储器。

5.根据权利要求3所述的FPGA高性能采集卡，其特征在于，所述的有源差分晶振(14)为200MHz晶振。

6.根据权利要求1所述的FPGA高性能采集卡，其特征在于，所述的底板(2)还包括与核心板(1)相连的双路DC/DC电源系统(24)，且所述的双路DC/DC电源系统(24)分别连接有若干LED指示灯(23)。