适用于有效载荷高速数据采集与传输的地面测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于有效载荷高速数据采集与传输的地面测试系统，用于对基于TLK2711高速串行传输芯片的有效载荷设备进行地面测试，包括采集与传输子系统和部署在上位机的处理模块；采集与传输子系统，用于根据处理模块配置的参数进行接口速率和传输协议的设置，用于接收并缓存处理模块发送的模拟数据，再通过TLK2711接口发送至有效载荷设备；还用于接收载荷数据，解析缓存并发送至处理模块；处理模块，用于根据有效载荷设备的接口速率和传输协议对采集与传输子系统进行参数配置，用于读取模拟数据文件，组帧并发送至采集与传输子系统，用于接收采集与传输子系统缓存的载荷数据并存储，还用于接收采集与传输子系统的实时状态。统的实时状态。统的实时状态。

【技术实现步骤摘要】
适用于有效载荷高速数据采集与传输的地面测试系统


[0001]本专利技术涉及高速数据传输
，尤其涉及适用于有效载荷高速数据采集与传输的地面测试系统。

技术介绍

[0002]随着空间科学探测技术突飞猛进的发展，有效载荷的种类和数量将出现爆发式增长。有些有效载荷数据量很大，对数据的传输有着很高的要求，并行传输技术的发展受到了时序同步困难、信号偏移严重，抗干扰能力弱以及设计复杂度高等一系列问题的阻碍。与并行传输技术相比，串行传输技术的引脚数量少、扩展能力强、采用点对点的连接方式，而且能提供比并行传输更高带宽，因此现已广泛用于嵌入式高速传输领域。
[0003]目前，有效载荷高速数据串行传输大多采用基于TI公司的TLK2711高速串行传输芯片设计，由于TLK2711的时钟稳定度要求很高，需要使用高稳定性和高精度的时钟源，目前大多数设计是针对不同有效载荷特定的TLK2711接口速率和传输协议，使用固定的时钟晶振产生固定频率的时钟和固定的协议传输逻辑，完成高速数据传输，这样造成设计具有一定的局限性，针对不同的有效载荷传输特点不能完全复用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提出了适用于有效载荷高速数据采集与传输的地面测试系统。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种适用于有效载荷高速数据采集与传输的地面测试系统，用于对基于TLK2711高速串行传输芯片的有效载荷设备进行地面测试，其特征在于，所述系统包括采集与传输子系统和部署在上位机的处理模块；其中，r/>[0006]所述采集与传输子系统，用于根据处理模块配置的参数进行接口速率和传输协议的设置，用于接收并缓存处理模块发送的模拟数据，再通过TLK2711接口发送至有效载荷设备；还用于接收有效载荷设备发送的载荷数据，解析缓存并发送至处理模块；
[0007]所述处理模块，用于根据有效载荷设备的接口速率和传输协议对采集与传输子系统进行参数配置，用于读取预先存储的模拟数据文件，按照一定规则进行组帧并发送至采集与传输子系统，用于接收采集与传输子系统缓存的载荷数据并存储，还用于接收采集与传输子系统的实时状态。
[0008]作为上述系统的一种改进，所述采集与传输子系统包括FPGA单元、DDR缓存模块、时钟管理模块、TLK2711接口模块和PCIE控制模块；其中，
[0009]所述FPGA单元，用于控制PXIE总线以DMA方式与处理模块进行高速数据传输，用于根据处理模块配置的参数对TLK2711接口模块进行接口传输协议设置，用于解析处理通过TLK2711接口模块接收的载荷数据并缓存至DDR缓存模块，用于控制TLK2711接口模块将DDR缓存模块缓存的模拟数据发送至有效载荷设备，还用于通过控制I2C配置时钟管理模块产生不同频率的时钟；
[0010]所述DDR缓存模块，用于缓存待发送至采集与传输子系统的模拟数据，还用于缓存有效载荷设备发送的载荷数据；
[0011]所述TLK2711接口模块，用于根据处理模块配置的参数对TLK2711高速串行传输芯片进行接口传输协议设置，用于通过TLK2711高速串行传输芯片接收有效载荷设备发送的载荷数据并传输至FPGA单元，还用于通过TLK2711高速串行传输芯片向有效载荷设备发送DDR缓存的模拟数据；
[0012]所述时钟管理模块，用于生成两个相同的高稳低相噪时钟信号，分别供给FPGA单元和TLK2711接口模块。
[0013]作为上述系统的一种改进，所述时钟管理模块包括：10MHz高稳时钟晶振和Si5338C时钟发生器；其中，
[0014]所述10MHz高稳时钟晶振，用于向Si5338C时钟发生器提供精度不超过
±
1ppm，相位抖动不超过0.75ps的高稳时钟源；
[0015]所述Si5338C时钟发生器，用于依据不同载荷设备数据的传输频率，通过设置处理模块相应的接口工作时钟参数，控制FPGA的I2C接口，动态配置Si5338C芯片，生成与载荷数据传输频率相对应的两个相同的时钟信号，分别给FPGA单元和TLK2711高速串行传输芯片提供高稳低相噪时钟。
[0016]作为上述系统的一种改进，所述配置存储模块采用QSPI FLASH芯片。
[0017]作为上述系统的一种改进，所述采集与传输子系统还包括电源管理模块，用于为所述系统提供多种具有严格上电顺序的电压类型。
[0018]作为上述系统的一种改进，所述处理模块包括参数配置单元、数据收发单元和状态接收单元，其中，
[0019]所述参数配置单元，用于对采集与传输子系统的TLK2711高速串行传输芯片进行参数配置，具体包括：查找与选择工作板卡、配置传输协议，设置帧头、帧尾、控制信息、预加重模式、接口芯片工作时钟、同步码、帧长度、帧间隔、行长度、行间隔和模拟发送次数；
[0020]所述数据收发单元，用于读取预先存储的模拟数据文件，按照一定规则组帧通过PXIE总线以DMA方式传输至采集与传输子系统，用于接收并处理采集与传输子系统缓存的有效载荷数据并存储在NVME大容量存储硬盘中；
[0021]所述状态接收单元，用于接收采集与传输子系统的实时收发状态相关信息，并转发至上位机进行显示。
[0022]作为上述系统的一种改进，所述采集与传输子系统部署在PXIE机箱中。
[0023]作为上述系统的一种改进，所述NVME大容量存储硬盘设置在PXIE机箱中。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0025]1、本专利技术针对TLK2711接口的要求，设计高稳时钟晶振和高性能、低抖动的时钟发生器来产生可变频率的时钟分别供给FPGA和TLK2711芯片，并且可在上位机软件上设置同步码、帧头、帧尾及控制信息，可接收不同有效载荷发来的不同接口速率、不同协议数据，动态适应不同有效载荷高速数据传输的特性，这样设计增加了系统的灵活性和通用性，降低了生产成本；
[0026]2、本专利技术可模拟有效载荷发送高速串行数据，可模拟最大支持1GB文件预置到DDR中，按照可配置的接口速率和接口协议，动态调整参数，通过TLK2711接口传输数据，这样设
计具有灵活、通用适应性强，并且可模拟验证有效载荷高速数据串行采集系统的可靠性；
[0027]3、本专利技术采用标准的PXIE主控和机箱，可以扩展多通道有效载荷数据采集与传输；
[0028]4、本专利技术采用M.2NVME固态硬盘，具有超快的数据落盘能力。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的适用于有效载荷高速数据采集与传输的地面测试系统原理框图；
[0030]图2是基于TLK2711接口高速数据传输与采集子系统的原理框图；
[0031]图3是本专利技术的数据流图。
具体实施方式
[0032]现在卫星有效载荷数据量大，传输速率高，目前大多采用TLK2711接口芯片完成高速数据的收发。有效载荷需在地面完成各阶段测试，对TLK2711接口可靠性进行测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于有效载荷高速数据采集与传输的地面测试系统，用于对基于TLK2711高速串行传输芯片的有效载荷设备进行地面测试，其特征在于，所述系统包括采集与传输子系统和部署在上位机的处理模块；其中，所述采集与传输子系统，用于根据处理模块配置的参数进行接口速率和传输协议的设置，用于接收并缓存处理模块发送的模拟数据，再通过TLK2711接口发送至有效载荷设备；还用于接收有效载荷设备发送的载荷数据，解析缓存并发送至处理模块；所述处理模块，用于根据有效载荷设备的接口速率和传输协议对采集与传输子系统进行参数配置，用于读取预先存储的模拟数据文件，按照一定规则进行组帧并发送至采集与传输子系统，用于接收采集与传输子系统缓存的载荷数据并存储，还用于接收采集与传输子系统的实时状态。2.根据权利要求1所述的适用于有效载荷高速数据采集与传输的地面测试系统，其特征在于，所述采集与传输子系统包括FPGA单元、DDR缓存模块、时钟管理模块、TLK2711接口模块和PCIE控制模块；其中，所述FPGA单元，用于控制PXIE总线以DMA方式与处理模块进行高速数据传输，用于根据处理模块配置的参数对TLK2711接口模块进行接口传输协议设置，用于解析处理通过TLK2711接口模块接收的载荷数据并缓存至DDR缓存模块，用于控制TLK2711接口模块将DDR缓存模块缓存的模拟数据发送至有效载荷设备，还用于通过控制I2C配置时钟管理模块产生不同频率的时钟；所述DDR缓存模块，用于缓存待发送至采集与传输子系统的模拟数据，还用于缓存有效载荷设备发送的载荷数据；所述TLK2711接口模块，用于根据处理模块配置的参数对TLK2711高速串行传输芯片进行接口传输协议设置，用于通过TLK2711高速串行传输芯片接收有效载荷设备发送的载荷数据并传输至FPGA单元，还用于通过TLK2711高速串行传输芯片向有效载荷设备发送DDR缓存的模拟数据；所述时钟管理模块，用于生成两个相同的高稳低相噪时钟信号，分别供给FPGA单元和TLK2711接口模块。3.根据权利要求2所述的适用于有效载荷高速数据采集与传输的地面测试系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟娇，闫毅，姚秀娟，高翔，范亚楠，李雪，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：