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VPX超高速数据采集系统

2018.06.29

  • 产品概述

    超高速数据采集系统适用于卫星所使用的多种类型超高速数据进行实时采集、显示和存储。系统包括用于进行数据采集、处理和输出的处理模块,以及用于存储数据的磁盘阵列。

  • 功能介绍

    1、LVDS数据接收、存储功能

    系统可以接入LVDS信号以及额外的源同步时钟、逻辑控制信号信号。通过隔离芯片保护输入FPGA。FPGA完成针对用户提出的LVDS数据协议规范,支持8bit、16bit或32bit三种数据宽度模式数据采集,并实时进行存储。

    LVDS数据每个数据位数据率最大为100Mbps,LVDS接口最大输入数据带宽为400MByte/s。

    2、LVDS数据输出功能

    系统可以输出LVDS信号以及额外的源同步时钟、逻辑控制信号。FPGA通过隔离芯片保护输出到连接器。FPGA完成针对用户提出的LVDS数据协议规范,支持8bit、16bit或32bit三种数据宽度模式数据回放,LVDS数据每个数据位数据率最大为100Mbps,LVDS接口最大输出数据带宽为400MByte/s。

    回放支持起始点选择、循环单次模式选择等功能。

    3、TLK2711数据录取、回放功能

    系统支持5个Airborn接口,支持8路TLK2711高速数据接口,通过TLK2711接口芯片链接FPGA芯片。

    FPGA负责完成TLK2711数据解析工作,将有效数据体传输存储在固态存储系统上。用户可以通过选择相应的数据文件,进行TLK2711数据回放,回放格式与录取时记录的回放格式相同、协议细节保持不变。

    4、数据录取功能

    系统提供4个4TB固态实时存储模式,两块主控板分别板载2TB固态硬盘,系统设计总固态存储容量为20TB。

    5、远程控制功能

    系统能够通过网络接口与上位计算机连接,通过上位计算机中的控制软件控制系统的录取与回放,并监控系统的工作状态与故障状态。

    6、数据导入/导出功能

    系统可根据需要对录取的数据进行导出或导入,能够管理系统中的记录内容,进行删除与修改。数据导入导出可通过主控计算机上的USB3.0接口或万兆网完成。

    7、千兆网文件系统检验功能

    系统具备10个千兆以太网接口,其中固定选出4个用于测试用户的千兆网文件系统。其中三个千兆网口支持三个不同的IP地址,向用户设备发送三路最高600Mbps速率数据。

    8、以太网交换机数据验证功能

    系统具备至少10个以太网接口,每端口线速率不低于150Mbit,通过主控计算机软件控制,可以发送特定的数据包,经过被测交换机以及处理系统的处理,形成回传数据。

    9、多种自定义接口功能

    系统设计支持2通道ADC采集、CAN总线接口、RS422接口以及8bit TTL信号接口。

  • 系统架构

    系统组成原理框图

     

    如上图所示,系统采用VPX架构,采用标准配置为8槽位VPX机箱,包含两个子系统: 数据录取分系统包含一块X86主机板,一块VPX LVDS 2711接口、两块VPX存储控制卡、一块XMC万兆网卡; 网络测试录取分系统包含一块X86主机板,一块VPX 12端口网卡、两块VPX存储控制卡、一块XMC万兆网卡。

    VPX LVDS 2711接口板原理框图

     

    在外时钟、外触发信号控制下,实现最高32bits LVDS信号信号输入、输出(额外包含4bit流控信号CLK、SYNC、EN、BUSY),并经过FPGA的数据格式解析,形成原始有效数据流,通过PCIE总线发送到主控计算机板PCIE交换机并传送到VPX存储控制卡进行文件实时存储。 在Airborn集成同轴电缆传输下,完成8路TLK2711高速串行数据的输入、输出。经过用户设定的高速传输协议解析,完成原始有效数据流的获取,通过PCIE总线发送到主控计算机板PCIE交换机并传送到VPX存储控制卡进行文件实时存储。 LVDS以及TLK2711数据接口均支持数据回放功能。

    VPX12端口网卡原理框图

     

    VPX 12端口网卡如图所示,通过一个PCIE交换机扩展三路PCIE接口,支持三片Intel公司I350型PCIE4端口以太网芯片。

    VPX存储控制卡原理框图

     

    VPX存储控制卡负责完成1500MByte/s数据存储、回放功能,集成最多8块SSD以及大量SDRAM缓存。两块VPX存储控制卡可通过级联PCIE接口实现容量拓展,未来机箱槽位更多的情况下,容量可以进一步扩展。
  • 应用领域

    雷达或卫星通信数据的采集、记录、存储、回放和分析。

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