軟件無線電平臺設(shè)計 - 基于Virtex-6 FPGA的雙緩沖模式PCIe總線設(shè)計方案和實現(xiàn)

　　2 軟件無線電平臺設(shè)計

　　軟件無線電基于可編程、可重構(gòu)的通用硬件平臺，通過加載不同的軟件實現(xiàn)不同的無線電功能，廣泛應(yīng)用于軍用和民用領(lǐng)域。為了能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的算法，其平臺需要具備高速數(shù)據(jù)交換和實時信號處理的能力。該設(shè)計參考Xilinx ML605開發(fā)套件，基于Xilinx Virtex6 LX240T FPGA芯片，通過增加相應(yīng)的模塊搭建通用的軟件無線電平臺。

　　軟件無線電原理框圖如圖3所示。信號獲取模塊采用兩片ADC和DAC以實現(xiàn)IQ兩路信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換；通信模塊由以太網(wǎng)和USB RS232接口組成；擴展卡可以是射頻發(fā)射機或接收機，通過擴展卡接口與母板相連；JTAG接口提供在線編程和內(nèi)部測試功能；存儲器件包括512 MB DDR3內(nèi)存和128 MB平臺Flash，分別用于動態(tài)數(shù)據(jù)存儲和配置FPGA;人機接口由LED/LCD、按鍵和開關(guān)等元件組成，實現(xiàn)人機對話；200 MHz有源晶振和SMA時鐘接口組成時鐘輸入模塊，向FPGA提供時鐘基準；8通道PCIE接口和IP核實現(xiàn)平臺與PC間高速數(shù)據(jù)交換。

　　軟件無線電原理框圖

　　圖3 軟件無線電原理框圖

　　3 雙緩沖模式PCIE總線設(shè)計

　　3.1 PCIE驅(qū)動設(shè)計

　　PC端基于Linux（Ubuntu 10.10）操作系統(tǒng)。該操作系統(tǒng)免費開源，安全穩(wěn)定靈活，適合低成本軟件開發(fā)。驅(qū)動程序包含數(shù)據(jù)流接口和控制接口。數(shù)據(jù)流接口用于Linux用戶空間和 SRSE平臺間高速的數(shù)據(jù)交換；控制接口使用戶可以觀察和配置SRSE平臺寄存器，例如通過控制接口，用戶可以在PC端改變SRSE平臺的調(diào)諧頻率等參數(shù)。數(shù)據(jù)流接口是雙向獨立的，支持雙/單工，即可以同時讀和寫數(shù)據(jù)。以數(shù)據(jù)發(fā)送（從PC到SRSE）為例，用戶空間調(diào)用write（）函數(shù)將任意數(shù)量的數(shù)據(jù)發(fā)送至驅(qū)動，驅(qū)動整理數(shù)據(jù)碎片以滿足PCIE對數(shù)據(jù)對齊和傳輸塊數(shù)據(jù)量的要求。當數(shù)據(jù)滿足4096字節(jié)，驅(qū)動將數(shù)據(jù)塊發(fā)送至Root Complex并保留已發(fā)送數(shù)據(jù)的列表，等待接收來自SRSE平臺的寫操作中斷。PCIE驅(qū)動數(shù)據(jù)接收的原理如圖4所示。當用戶空間調(diào)用read（）函數(shù)或者驅(qū)動接收到來自PCIE設(shè)備的數(shù)據(jù)時，驅(qū)動初始化讀操作。驅(qū)動程序?qū)⒈３肿枞╞locking），直到用戶空間調(diào)用read（）函數(shù)，并且已接收到足夠的數(shù)據(jù)包，從而能夠填滿read（）請求的數(shù)據(jù)量。碎片整理模塊對已接收的數(shù)據(jù)進行整理，然后將數(shù)據(jù)塊返回至用戶空間，并通知其解除驅(qū)動阻止。

　　 PCIE驅(qū)動中的數(shù)據(jù)接收

　　圖4 PCIE驅(qū)動中的數(shù)據(jù)接收

　　3.2 PCIE核配置

　　Virtex6 PCIE Endpoint Block［4］集成了傳輸層（TL）、數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）和物理層（PL）協(xié)議，它完全符合PCIE基本規(guī)范，可配置性增加了設(shè)計的靈活性，降低了成本。其功能框圖與接口如圖5所示。其中收發(fā)器通過PCIE總線與Root Complex實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的傳遞，PCIE總線由系統(tǒng)接口和PCIE接口組成；系統(tǒng)接口由復(fù)位和時鐘信號組成，PCIE接口由8條差分傳輸和接收對組成（8lane）。TX/RX Block RAM用來存儲來自DMA引擎和系統(tǒng)內(nèi)存的數(shù)據(jù)，其大小可以通過Xilinx Core Generator配置。傳輸接口為用戶提供了產(chǎn)生和接收TLP的機制；物理層接口使用戶能夠觀測和控制鏈路的狀態(tài)；配置接口使用戶能夠觀察和配置 PCIE終端的配置空間，即DMA寄存器；中斷接口實現(xiàn)DMA與PCIE核之間的中斷傳輸。用戶通過這些接口設(shè)計符合其需要的DMA引擎。

　　 PCIE功能框圖與接口

　　圖5 PCIE功能框圖與接口

　　本文使用Xilinx CORE Generator生成PCIE核，其主要配置參數(shù)如表1所列。

　　 PCIE核主要配置參數(shù)

　　表1 PCIE核主要配置參數(shù)

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本文導(dǎo)航

第 1 頁：基于Virtex-6 FPGA的雙緩沖模式PCIe總線設(shè)計方案和實現(xiàn)
第 2 頁：軟件無線電平臺設(shè)計
第 3 頁：總線主控DMA傳輸

FPGA(591965) FPGA(591965)
pci總線(31502) pci總線(31502)
總線(87035) 總線(87035)
PCIe(80570) PCIe(80570)
互聯(lián)技術(shù)(8306) 互聯(lián)技術(shù)(8306)

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Virtex-6 的HDL設(shè)計指南

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2010-11-02 15:15:49

TI用于Virtex-6FPGA微型電源解決方案

TI用于Virtex-6 FPGA的微型電源解決方案:本應(yīng)用報告介紹了新的集成式FET DC/DC 轉(zhuǎn)換器如何以尺寸極小且節(jié)省電路板空間的設(shè)計來滿足Xilinx新型高性能FPGA 的電源要求。如今的高性能

2010-12-11 15:24:50

用Spartan-6和Virtex-6設(shè)計——賽靈思培訓(xùn)課程

此課程將教會你：1）描述Spartan-6 和Virtex-6 FPGA的6輸入LUT和CLB建設(shè)的所有功能；2）指定Spartan-6 和Virtex-6的CLB資源和可用的Slice配置；3）定義可用的RAM和DSP資源塊；4)正確設(shè)計I/O塊和S

2010-12-14 15:09:48

賽靈思最新一代Virtex-6 FPGA系列兼容PCI Ex

賽靈思最新一代Virtex-6 FPGA系列兼容PCI Express 2.0標準賽靈思公司宣布其最新一代Virtex-6 FPGA系列兼容PCI Express 2.0標準，與前一代產(chǎn)品系列相比功耗降低

2009-07-29 14:39:46

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賽靈思最新一代Virtex-6 FPGA系列兼容PCI Ex

賽靈思最新一代Virtex-6 FPGA系列兼容PCI Express 2.0標準賽靈思公司宣布其最新一代Virtex-6 FPGA系列兼容PCI Express 2.0標準，與前一代產(chǎn)品系列相比功耗降低50%，與競爭產(chǎn)品相

2009-11-11 16:46:51

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賽靈思推出最新Virtex-6/Spartan-6 FPGA

賽靈思推出最新Virtex-6/Spartan-6 FPGA 連接開發(fā)套件近日，賽靈思公司（Xilinx, Inc. ）宣布推出最新Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA連接開發(fā)套件，該套件將為客戶提供一個綜合的、易用的

2009-12-15 08:42:01

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賽靈思40nm Virtex-6 FPGA系列通過全生產(chǎn)驗證

賽靈思40nm Virtex-6 FPGA系列通過全生產(chǎn)驗證全球可編程邏輯解決方案領(lǐng)導(dǎo)廠商賽靈思公司(Xilinx, Inc. )與全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體代工廠商聯(lián)華電子( UMC (NYSE: UMC; TSE: 2303))今天共

2010-01-22 09:59:51

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賽靈思高性能40nm Virtex-6 FPGA系列即將轉(zhuǎn)入

賽靈思高性能40nm Virtex-6 FPGA系列即將轉(zhuǎn)入量產(chǎn) 賽靈思公司(Xilinx, Inc.)與聯(lián)華電子(UMC)今天共同宣布，采用聯(lián)華電子高性能40nm工藝的Virtex-6 FPGA，已經(jīng)完全通過生產(chǎn)前的驗

2010-01-26 08:49:17

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Virtex-6 FPGA ML605開發(fā)評估技術(shù)方案

Virtex-6 FPGA ML605開發(fā)評估技術(shù)方案 Virtex-6 FPGA是Xilinx公司的目標設(shè)計平臺,提供集成的軟件和硬件,有利于設(shè)計集中力量進性產(chǎn)品創(chuàng)新. Virtex-6系列包括LXT, SXT和HXT子系列,適

2010-04-22 18:07:58

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安富利推出Xilinx Virtex-6 FPGA DSP開

安富利推出Xilinx Virtex-6 FPGA DSP開發(fā)工具套件安富利公司旗下運營機構(gòu)安富利電子元件宣布推出Xilinx Virtex -6 FPGA DSP開發(fā)工具套件。這套件是為DSP設(shè)計而打造，是Xilinx目標設(shè)計平

2010-04-24 09:56:31

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PCIE總線的FPGA設(shè)計方法

將PCIE與PCI、K1．X等總線技術(shù)進行比較，分析它的技術(shù)特性和優(yōu)勢，剖析數(shù)據(jù)包在各層中的流動過程。／并且詳細闡述基于FPGA的兩種盯行性實現(xiàn)方案，即采用第三方PHY接口器件和低成本

2011-08-31 17:42:49

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Virtex-7 2000T_Virtex-7 2000T FPGA構(gòu)架優(yōu)勢

Virtex-7 2000T FPGA的容量是市場同類最大28nm器件的2倍，而且比賽靈思最大型Virtex-6 FPGA大2.5倍。雖然2000T由4個切片組成，但它仍然保持著傳統(tǒng)FPGA的使用模式，設(shè)計人員可通過賽靈思工具流程

2011-10-26 09:11:30

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Virtex-6 FPGA ML630光傳輸網(wǎng)絡(luò)（OTN）評估方案的特性與優(yōu)勢

Xilinx公司的Virtex-6 FPGA包括Virtex-6 LXT FPGA，Virtex-6 SXT FPGA和Virtex-6 HXT FPGA三個亞系列，采用40nm

2017-11-24 16:26:40

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軟件無線電中雙緩沖模式PCIE總線的設(shè)計與實現(xiàn)

置能力；另外，單片FPGA降低了成本和電路復(fù)雜程度，更符合片上系統(tǒng)（SoC）的設(shè)計思想。本文采用Xilinx公司Virtex6 FPGA和PCIE集成塊，實現(xiàn)雙緩沖模式的高速PCIE接口設(shè)計。

2018-07-25 11:01:00

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