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一种提高FPGA片间通信稳定性的校验协议研究

池林辉 钱芸生 籍宇豪

池林辉, 钱芸生, 籍宇豪. 一种提高FPGA片间通信稳定性的校验协议研究[J]. 红外技术, 2020, 42(11): 1022-1027.
引用本文: 池林辉, 钱芸生, 籍宇豪. 一种提高FPGA片间通信稳定性的校验协议研究[J]. 红外技术, 2020, 42(11): 1022-1027.
CHI Linhui, QIAN Yunsheng, JI Yuhao. Verification Protocol for Improving Communication Stability Between FPGAs[J]. Infrared Technology , 2020, 42(11): 1022-1027.
Citation: CHI Linhui, QIAN Yunsheng, JI Yuhao. Verification Protocol for Improving Communication Stability Between FPGAs[J]. Infrared Technology , 2020, 42(11): 1022-1027.

一种提高FPGA片间通信稳定性的校验协议研究

基金项目: 

省部级基金项目 61424120504162412001

详细信息
    作者简介:

    池林辉(1996-),男,硕士研究生,主要从事光电成像科研工作。E-mail:chilinhui6@163.com

    通讯作者:

    钱芸生(1968-),男,教授,博士生导师。主要从事光电测试、图像处理和仿真等工作。E-mail:yshqian@mail.njust.edu.cn

  • 中图分类号: TN223

Verification Protocol for Improving Communication Stability Between FPGAs

  • 摘要: 随着FPGA(Field Programmable Gate Array)在大型系统中得到越来越广泛的应用,单片FPGA往往难以胜任全部工作,多片FPGA之间进行高速稳定通信成为了该领域的一个研究热点。为此设计了一种基于低压差分信号(low voltage differential signal,LVDS)可用于FPGA片间高速稳定通信的校验协议,该协议在常规LVDS通信的基础上进行多轮多路校验,以提高传输可靠性。基于该协议,搭建了一套由两片Xilinx 7系列FPGA构成的9通道LVDS通信测试系统。其中1个通道用于同步时钟,另外8通道用于校验和通信。经过长时间高低温测试,在保证单路传输速率达1.2 Gb/s的情况下,相对于常规LVDS通信,误码率大大降低。
  • 图  1  片间通信测试系统组成框图

    Figure  1.  Block diagram of inter-chip communication test system

    图  2  硬件测试平台

    Figure  2.  Hardware test bench

    图  3  差分信号波形图

    Figure  3.  Differential signal waveform diagram

    图  4  通信原理框图

    Figure  4.  Communication schematic

    图  5  数据对齐流程图

    Figure  5.  Flowchart of data alignment

    图  6  信号在时间域抖动特性

    Figure  6.  Signal jitter characteristics in the time domain

    图  7  Bit位对齐时序图

    Figure  7.  Timing diagram of bit alignment

    图  8  Byte位对齐时序图

    Figure  8.  Timing diagram of Byte alignment

    图  9  双向校验示意图

    Figure  9.  Schematic diagram of two-way verification

    图  10  闭环校验示意图

    Figure  10.  Closed-loop verification diagram

    图  11  通信测试数据传输方案

    Figure  11.  Transmission plan of communication test data

    图  12  A7端ChipScope在线测试图

    Figure  12.  ChipScope online test chart of A7

    表  1  不同温度下FPGA片间通信误码率测试结果

    Table  1.   Test results of bit error rate of FPGA inter-chip communication at different temperatures

    Temperature/℃ -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
    Bit error rate 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-03
  • 修回日期:  2020-11-02
  • 刊出日期:  2020-11-20

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