CN215222171U - 一种基于星型结构的多fpga大规模信号处理模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块，包括主FPGA芯片、从FPGA芯片和对外数据交互接口模组；所述从FPGA芯片和对外数据交互接口模组均与所述主FPGA芯片双向通信连接；所述主FPGA芯片和所述从FPGA芯片均为同型号的芯片；其中，所述从FPGA芯片有四片；所述对外数据交互接口模组包括千兆网口、1.25G光纤接口以及PCIE接口。本实用新型采用五片AletraA5系列的FPGA芯片，组成星型结构，其中主FPGA芯片实现数据接口交互和辅助运算功能，四片从FPGA芯片完成信号数据处理功能，弥补了现有短波信道设备(如全频段接收机)运算能力不足的弱点，实现大规模数据的运算处理。

Description

一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块

技术领域

本实用新型涉及宽带无线通信系统技术领域，尤其涉及一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块。

背景技术

随着短波通信技术的发展，传统的单信道接收机发展为多信道接收机，现在出现了全频段接收机，可以实时接收短波全频段九千多路信道的短波信号。现有单DSP芯片的信号处理方式不足以满足全频段接收机实时并行处理多信道的信号处理需求。所以需要一种大规模信号处理模块，能够处理瞬时海量的短波信道数据。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块，解决现有技术存在的问题，能够处理瞬时海量的短波信道数据。

实现本实用新型目的的技术方案是一种多FPGA大规模信号处理模块，包括主FPGA芯片、从FPGA芯片和对外数据交互接口模组；所述从FPGA芯片和对外数据交互接口模组均与所述主FPGA芯片双向通信连接；

所述主FPGA芯片和所述从FPGA芯片均为同型号的芯片；其中，所述从FPGA芯片有四片；

所述对外数据交互接口模组包括千兆网口、1.25G光纤接口以及PCIE接口。

进一步的，所述主FPGA芯片和所述从FPGA芯片的型号均为AletraA5系列。

进一步的，所述千兆网口和所述1.25G光纤接口均有两个；其中，一个所述千兆网口和所述1.25G光纤接口组成一组，每组由一个网络芯片与所述主FPGA芯片桥接。

进一步的，四片所述从FPGA芯片分别通过SERDES接口和LVDS接口连接至主FPGA芯片。

进一步的，每片所述从FPGA芯片均连接两片RAM内存芯片。

进一步的，所述多FPGA大规模信号处理模块的结构设计采用标准PCIE全尺寸设计。

进一步的，所述多FPGA大规模信号处理模块的封装外壳上设置多个突出的散热鳍片。

进一步的，所述多FPGA大规模信号处理模块表面覆盖散热硅胶。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：(1)本实用新型采用五片Aletra A5系列的FPGA芯片，组成星型结构，其中主FPGA芯片实现数据接口交互和辅助运算功能，四片从FPGA芯片完成信号数据处理功能，弥补了现有短波信道设备(如全频段接收机)运算能力不足的弱点，实现大规模数据的运算处理。

(2)本实用新型架构设计兼容性强，可以根据需求安装任意数量的运算板卡。

(3)本实用新型的硬件设计兼容性强，可以适配Windows、Linux多种不同的操作系统。

(4)本实用新型的结构设计采用标准PCIE全尺寸设计，可以适配信号处理设备尺寸。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的组成框图。

图2为本实用新型的结构图。

图3为本实用新型的应用图。

具体实施方式

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

(实施例1)

见图1和图2，本实施例的一种多FPGA大规模信号处理模块，包括主FPGA芯片、从FPGA芯片和对外数据交互接口模组；所述从FPGA芯片和对外数据交互接口模组均与所述主FPGA芯片双向通信连接；

见图1，所述主FPGA芯片和所述从FPGA芯片均为同型号的芯片；其中，所述从FPGA芯片有四片，从而主芯片和从芯片组成了星型组网结构，主FPGA芯片实现数据接口交互和辅助运算功能，四片从FPGA芯片完成信号数据处理功能。所述主FPGA芯片和所述从FPGA芯片的型号均为Aletra A5系列。四片所述从FPGA芯片分别通过SERDES接口和LVDS接口连接至主FPGA芯片，通过SERDES接口实现高速数据交互功能，通过LVDS接口实现控制命令和低速数据交互功能。每片所述从FPGA芯片均通过DDR3接口连接两片RAM内存芯片，每片RAM内存芯片都为512M，因此，每片所述从FPGA芯片总计挂载1GB内存，可以实现大吞吐量数据的运算需求。

所述对外数据交互接口模组包括千兆网口、1.25G光纤接口以及PCIE接口。PCIE接口的规格为PCIE 2.0×4，可以实现模块与信号处理设备内部2GB/s的高速数据交互传输。如图1所示，所述千兆网口和所述1.25G光纤接口均有两个。千兆网口规格为标准RJ45千兆接口，它是数据传输电口，用于实现外部数据交互传输。1.25G光口规格为标准SFP光纤接口，数据传输光口，用于实现外部数据交互传输。其中，一个所述千兆网口和所述1.25G光纤接口组成一组，每组由一个网络芯片88E1111与所述主FPGA芯片桥接。

参见图2，所述多FPGA大规模信号处理模块的结构设计采用标准PCIE全尺寸设计，可以适配信号处理设备尺寸；多FPGA大规模信号处理模块的封装外壳上设置多个突出的散热鳍片1，可以通过内部风道系统，快速带走FPGA芯片工作中产生的积热，保证整机的正常运行。所述多FPGA大规模信号处理模块表面覆盖散热硅胶2，有助FPGA芯片散热。多FPGA大规模信号处理模块上还设置电源输入接口，采用12V单电源输入，为产品供电。图2中还有多个固定螺丝3，采用螺丝的固定方式，拆卸方便。

见图3，在一台短波综合业务处理设备中，本实施例的多FPGA大规模信号处理模块内置于主机中使用，每台主机内安装三个多FPGA大规模信号处理模块。全频段接收机通过短波天线接收短波射频信号，通过光口将全频段九千路的信道信号传输至短波综合业务处理设备。短波综合业务处理设备将数字化的短波信道信号，通过PCIE接口分配给多块多FPGA大规模信号处理模块，多FPGA大规模信号处理模块进行相关信号处理，将最终解调完成的数字音频信号或数字解码信息，通过PCIE接口传输至短波综合业务处理设备。用户根据使用需求，可调用任意短波信道的解调后的数字音频信息或者数字解码信息。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块，其特征在于：包括主FPGA芯片、从FPGA芯片和对外数据交互接口模组；所述从FPGA芯片和对外数据交互接口模组均与所述主FPGA芯片双向通信连接；

所述主FPGA芯片和所述从FPGA芯片均为同型号的芯片；其中，所述从FPGA芯片有四片；

所述对外数据交互接口模组包括千兆网口、1.25G光纤接口以及PCIE接口。

2.根据权利要求1所述的一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块，其特征在于：

所述主FPGA芯片和所述从FPGA芯片的型号均为AletraA5系列。

3.根据权利要求1所述的一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块，其特征在于：

所述千兆网口和所述1.25G光纤接口均有两个；其中，一个所述千兆网口和所述1.25G光纤接口组成一组，每组由一个网络芯片与所述主FPGA芯片桥接。

4.根据权利要求1所述的一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块，其特征在于：

四片所述从FPGA芯片分别通过SERDES接口和LVDS接口连接至主FPGA芯片。

5.根据权利要求1所述的一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块，其特征在于：

每片所述从FPGA芯片均连接两片RAM内存芯片。

6.根据权利要求1所述的一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块，其特征在于：

所述多FPGA大规模信号处理模块的结构设计采用标准PCIE全尺寸设计。

7.根据权利要求6所述的一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块，其特征在于：

所述多FPGA大规模信号处理模块的封装外壳上设置多个突出的散热鳍片(1)。

8.根据权利要求6所述的一种基于星型结构的多FPGA大规模信号处理模块，其特征在于：

所述多FPGA大规模信号处理模块表面覆盖散热硅胶(2)。

Images