如今，电子装备走向国产化、小型化已成为目前趋势。随着可编程逻辑器件 和微电子技术的发展，由于 FPGA 具有可重复编写的灵活性以及并行处理能力， 其功能越发强大，应用范围也越来越广。利用 FPGA 来设计电路，不仅能符合嵌 入式开发的低功耗、小型化、高可靠性以及高集成化的要求，而且设计成本较低， 周期较短。如今，专用的逻辑器件、DSP、各种算法以及微处理器等以 IP 核的形 式嵌入到了 FPGA 中，使得 FPGA 的功能更加强大。

近年来，随着计算机相关技术的快速进步，总线技术水平有了很大的提高， 使得数据的采集与处理有了很大的发展，也因此设计出了很多高性能的数据采集 系统。这些系统一般可分成两种：第一种是基于 VXI 总线的数据采集系统，这 类系统经常运用于工业的自动化控制之中；第二种则是基于 PCI 及 PCIe 总线接 口。其中，第一类数据采集系统有很独特的总线标准，因此能够充分满足现代雷 达系统的需求，但实现的成本很高；而第二类数据采集系统虽然在环境比较极端 的情况下不能满足系统的指标需求，但在实验室等室内环境下却能较好的满足系 统的要求。

此外，光纤技术已经发展了几十年的时间。光纤数据通信技术具有很多的优

点，如带宽大、损耗小、重量轻、体积小、容量大、抗干扰能力强等，因此很受 相关技术人员的欢迎，而且市场潜力很大。目前，该技术已经运用到了数据通信 的广播、石油、军用、电力和邮电等通信领域之中。光纤通信技术的发展速度极 快，在 1991 年底，全球所有的光缆长度长达五百多万千米，而 4 年之后全球长 度就长到了一千一百万千米。虽然目前的光纤通信网已有很大的容量，但是，仍 然有不少未被开发利用的资源。随着行业内需求的提高，光纤通信技术将会发挥 出更大的潜力。

1.3   本文内容及安排

本文以 FPGA 为载体，对 PCIe 总线技术，DDR3 缓存技术，光纤传输技术 等做了深入研究，并将这些技术结合起来。论述了系统的相关技术、系统硬件设 计，FPGA 逻辑设计等，表现了系统的功能和特点。该系统具有较高性能，能实 现高速数据的大容量传输与存储。文献综述

第一章，绪论。首先介绍了该课题的研究背景与意义，阐述了其研究历史和 现状，以及本文的主要内容和安排。

第二章，相关技术简介。介绍了该设计主要用到的一些核心技术，主要包括 FPGA 设计方法、PCIe 总线技术、光纤传输协议、DDR3 缓存技术以及 IP 核技 术等。

第三章，系统要求与整体的设计框架。包括系统的各项技术指标和系统总体 设计框架。

第四章，系统的硬件设计。包括各子模块的硬件部分设计。

第五章，FPGA 的逻辑设计。主要包括顶层逻辑的 FPGA 设计以及各个功能 模块的 FPGA 逻辑设计。

第六章，系统仿真与测试。包括对各个子模块的逻辑仿真以及系统整体功能 测试。

2 相关技术简介

2.1 FPGA 设计方法

2.1.1 基本设计方法

1) 传统系统硬件电路设计方法

在 EDA 技术出现以前，技术人员在设计系统时一般都运用传统的设计方法 来设计电路。传统的设计方法是基于自下而上的方法。主要设计的步骤为根据系 统提出的要求来编写技术规格书和控制流图，并画出系统的功能框图。在将各个 模块连接之后进行整体性能的测试，验证系统的正确性。这种设计方法主要的设 计文件是电路原理图，用逻辑元器件搭建电路，并在设计完成后对整个硬件系统 进行测试。由上述描述可知，这种设计方法难度较大，一旦设计过程中出现错误， 那么可能要重新设计。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com