用于数据记录与回放的装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种数据记录与回放系统。该系统包括信号输入电路、信号输出电路、两个存储单元、相互协作的第一和第二FPGA以及外部记录装置。两个存储单元与第二FPGA组成缓存结构，对数据进行乒乓缓存处理。该两个存储单元的存储容量大小由第一FPGA根据输入数据的数据速率确定。利用该数据记录与回放系统，可以自适应地适配高速数据传输中的数据速率变化，而无需手动更改系统。此外，还可以消除由于瞬间高速信号的输入输出而导致系统产生溢出等问题。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及数字通信
，更为具体地，涉及一种对高速数字信号进行记录和回放的数据记录与回放系统。
技术介绍
在高速数字通信系统设计过程中，为了便于调试和测试通信系统，需要产生特定的数据并且使用该特定数据对系统性能进行调试和测试。同时，为了提高实际测试和系统级联调试时的效率，需要将测试过程中收到的信号先按照要求记录下来，并在调试的过程中将所记录的数据文件以电信号的形式按照需要的码速进行回放，以便于在调试过程中发现并改正系统中存在的问题。在遥感和卫星通信系统中，数据传输速率可以在I兆比特每秒(Mbps)到IOOOMbps的范围内变化。在一些主流遥感和卫星通信系统中，数据传输速率已经达到100Mbps，甚至是吉比特每秒(Gbps)的量级，例如美国航空航天局和日本宇宙航空研究开发机构已经有多个卫星项目实现了 Gbps量级的下行传输链路，而我国下一代空间卫星通信的传输速率也将达到Gbps量级。为了适配遥感和卫星通信系统中的IMbps到IOOOMbps的数据速率变化，在目前遥感和卫星通信系统所使用的高速数据记录与回放系统中，通常需要设置手动更改系统。这些手动更改系统导致高速数据记录与回放系统的操作复杂并且容易出现错误。此外，在目前的高速记录与回放系统中，由于瞬间高速信号的输入输出，导致系统产生溢出等不稳定情况。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术的一个目的是提供一种数据记录与回放系统，其能够自适应地适配数据传输速率中的变化。本技术的另一目的是提供一种用于实现高速数据记录的装置。本技术的另一目的是提供一种用于实现高速数据回放的装置。根据本技术的一个方面，提供一种用于实现高速数据记录的装置，包括:信号输入电路，被配置为接收从外部输入的基带信号，并且将所接收的基带信号转换为数据；第一FPGA，与所述信号输入电路相连并且通过总线与外部记录装置相连，被配置为从信号输入电路接收数据，并且将所接收的数据持续输出到第二 FPGA，以及在从第二 FPGA接收到数据后，将所接收的数据通过总线传输到外部记录装置中进行记录;第二 FPGA，与所述第一FPGA相连，被配置为将从第一 FPGA接收的数据写入到第一和第二存储单元中的一个存储单元中，同时从另一存储单元读取数据并缓存在第二 FPGA的内部缓存中，并且在内部缓存所缓存的数据的大小达到第一预定值时，将内部缓存的数据传送到第一 FPGA ;第一和第二存储单元，与所述第二 FPGA相连，其中所述两个存储单元和所述第二 FPGA协作进行乒乓缓存操作，其中，所述第一和第二存储单元的存储容量大小相等，并且由第一 FPGA根据输入信号的速率控制第二 FPGA来设定。在上述方面的一个或多个示例中，所述装置还可以包括:电平及串并变换单元，用于对从外部输入的信号进行电平及串并变换。在上述方面的一个或多个示例中，所述装置还可以包括:总线桥接器，用于实现第一总线与第二总线间的桥接，其中，所述第一 FPGA与总线桥接器通过第一总线相连，以及所述总线桥接器与外部记录装置通过第二总线相连。在上述方面的一个或多个示例中，所述总线桥接器可以是PEX 8311。根据本技术的另一方面，提供一种用于实现高速数据回放的装置，包括:信号输出电路，用于将所接收的数据转换为基带信号；第三FPGA，与所述信号输出电路相连并且通过总线与外部记录装置相连，被配置为从外部记录装置读取所记录的数据，并将所读取的数据持续地传输到第四FPGA，以及在从第四FPGA接收到数据后，将所接收的数据按照指定速率传输到信号输出电路并转换为基带信号后进行回放；第四FPGA，与所述第三FPGA相连，被配置为将从第三FPGA接收的数据写入到第三和第四存储单元中的一个内存单元中，同时从另一内存单元读取数据并缓存在第四FPGA的内部缓存中，并且在内部缓存所缓存的数据的大小达到第二预定值时，将内部缓存的数据传送到第三FPGA ;以及第三和第四存储单元，与所述第四FPGA相连，其中所述第三和第四存储单元和所述第四FPGA协作进行乒乓缓存操作。在上述方面的一个或多个示例中，所述信号输出电路还可以包括:电平及并串变换单元，用于对从第三FPGA输出的数据进行并串及电平变换。在上述方面的一个或多个示例中，所述装置还可以包括:总线桥接器，用于实现第一总线与第二总线间的桥接，其中，所述第三FPGA与总线桥接器通过第一总线相连，以及所述总线桥接器与外部记录装置通过第二总线相连。在上述方面的一个或多个示例中，所述指定速率是由第三FPGA根据所接收的数据回放指令中的回放速率信息设定的。在上述方面的一个或多个示例中，所述指定速率是由第三FPGA根据所接收的数据回放指令中的回放速率信息，通过频率综合器设定的。根据本技术的另一方面，提供一种数据记录与回放系统，包括:如上所述的用于实现高速记录的装置；如上所述的用于实现高速回放装置；以及记录装置。在上述方面的一个或多个示例中，所述第一 FPGA和第二 FPGA分别与所述第三FPGA和第四FPGA相同，以及所述第一和第二存储单元分别与所述第三和第四存储单元相同。利用上述数据记录与回放系统，可以自适应地适配高速数据传输中的数据速率变化，而无需手动更改系统。此外，还可以消除由于瞬间高速信号的输入输出而导致系统产生溢出等问题。附图说明根据下述参照附图进行的详细描述，本技术的上述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中:图1示出了根据本技术实施例的用于高速数据记录的装置的结构框图；图2示出了图1中的装置的信号输入电路的一个实现示例的示意图；图3示出了根据本技术实施例的总线控制结构；图4示出了根据本技术实施例的适应多速率的数据缓存结构；图5示出了根据本技术实施例的用于高速数据回放的装置的结构框图；图6示出了图5中的装置的信号输出电路的一个实现示例的示意图；图7示出了根据本技术的数据记录与回放系统的结构框图；图8示出了根据本技术的数据记录与回放系统的一个示例的示意图；和图9示出了根据本技术的数据记录与回放系统中的误码统计结构。在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。具体实施方式下面将结合附图说明根据本技术的实施例。图1示出了根据本技术实施例的用于高速数据记录的装置100的结构框图。如图1所示，装置100包括信号输入电路110、第一 FPGA 120、第二 FPGA130、第一内存单元140以及第二内存单元150。信号输入电路110与第一 FPGA相连。在进行高速数据记录时，信号输入电路110被配置为接收从外部输入的基带信号，比如从外部输入的ECL电平信号，并且将所接收的基带信号转换为数据。随后，将经过转换后得到的数据传输到第一 FPGA 120。在根据本技术的实施例中，信号输入电路110所接收的基带信号的电平可以与第一 FPGA 120的输入信号的电平要求不同。此外，信号输入电路110所接收的基带信号可以是串行信号，而不是FPGA的输入信号所要求的并行信号。在这种情况下，信号输入电路110还可以包括电平及串并变换单元，用于对从外部接收的基带信号进行电平及串并变换。图2示出了在需要对外部输入的基带信号进行电平及串并变换时信号输入电路的一个实现示例的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于实现高速数据记录的装置，其特征在于，包括：?信号输入电路，被配置为接收从外部输入的基带信号，并且将所接收的基带信号转换为数据；?第一FPGA，与所述信号输入电路相连并且通过总线与外部记录装置相连，被配置为从信号输入电路接收数据，并且将所接收的数据持续输出到第二FPGA；?第二FPGA，与所述第一FPGA相连，被配置为将从第一FPGA接收的数据写入到第一和第二存储单元中的一个存储单元中，同时从另一存储单元读取数据并缓存在第二FPGA的内部缓存中；?第一和第二存储单元，与所述第二FPGA相连，其中所述两个存储单元和所述第二FPGA协作进行乒乓缓存操作，?其中，所述第一和第二存储单元的存储容量大小相等。

【技术特征摘要】
1.一种用于实现高速数据记录的装置，其特征在于，包括: 信号输入电路，被配置为接收从外部输入的基带信号，并且将所接收的基带信号转换为数据； 第一 FPGA，与所述信号输入电路相连并且通过总线与外部记录装置相连，被配置为从信号输入电路接收数据，并且将所接收的数据持续输出到第二 FPGA ； 第二FPGA，与所述第一FPGA相连，被配置为将从第一FPGA接收的数据写入到第一和第二存储单元中的一个存储单元中，同时从另一存储单元读取数据并缓存在第二 FPGA的内部缓存中； 第一和第二存储单元，与所述第二 FPGA相连，其中所述两个存储单元和所述第二 FPGA协作进行乒乓缓存操作， 其中，所述第一和第二存储单元的存储容量大小相等。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号输入电路还包括: 电平及串并变换单元，用于对从外部输入的基带信号进行电平及串并变换。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括: 总线桥接器，用于实现第一总线与第二总线间的桥接， 其中，所述第一 FPGA与总线桥接器通过第一总线相连，以及所述总线桥接器与外部记录装置通过第二总线相连。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述总线桥接器是PEX8311。5.一种用于实现高速...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪群，吴业炜，韩家玮，李安，张彧，张国敬，
申请(专利权)人：中国科学院对地观测与数字地球科学中心，清华大学，
类型：实用新型
国别省市：