無線多信道數據包監(jiān)聽系統(tǒng)的FPGAP實現.pdf

1、2008年10月重慶郵電大學受邀參加了美國(休斯敦)國際儀器儀表、閥門、自動控制展覽會，在會上展示了ISA100.11a開發(fā)成果，其中包括基于ARM的全信道抓包器。由于工業(yè)無線網絡結構復雜，節(jié)點數量眾多，整個網絡數據包數量非常大。傳統(tǒng)的基于ARM處理器的監(jiān)聽系統(tǒng)受限于ARM處理的串行處理方式，在復雜現場環(huán)境中，會發(fā)生數據擁塞現象。為了解決這一問題，本文設計了以靈活的現場可編程門陣列FPGA為核心的多信道監(jiān)聽系統(tǒng)。
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2、的I/O口數量多，采集速度快，可以并行的處理多個信道的數據，同時結合高速存儲和調度算法，有效提升多信道數據處理的效率。本文實現了基于FPGA的工業(yè)無線數據監(jiān)聽系統(tǒng)，采用多個無線射頻模塊捕獲工業(yè)現場的數據報文，將數據通過串行數據接口發(fā)送給FPGA芯片，在FPGA中完成時間戳的捕獲和信道號的識別，采用異步FIFO高速存儲數據包，通過信道實時調度算法將數據上傳給上位機。本系統(tǒng)采用了鎖相環(huán)、硬件定時器、高效數據存儲、實時調度算法等技術。

3、　　 本文為各個功能模塊建立不同的測試模型，并設計了相應的測試平臺(Testbench，)。在驗證了各個子模塊功能的基礎上，本文對整個系統(tǒng)進行了邏輯綜合測試。在工業(yè)無線ISA100.11a工控實驗中心，同時覆蓋了WIA-PA、無線傳感器網絡和IEEE802.15.4E等無線通信網絡，本文設計的多信道無線數據監(jiān)聽系統(tǒng)能夠實時的捕獲4個信道的數據并能長期穩(wěn)定運行。實際應用驗證了本系統(tǒng)具有實時性、穩(wěn)定性、可靠性和誤碼率低等性能。