"借助FPGA技術和LabVIEW圖形化系統設計方法，ST Kinetics開發了一種LVDS數據總線，用于實現多通道寬帶射頻系統處理子系統之間的大型射頻數據共享。"- Wai Hlaing Thet, ST Kinetics

挑戰:

需要具有高帶寬和可靠性的數據總線來將原始RF數據或經處理的RF數據從一個處理子系統鐘的FPGA傳輸到另一個子系統的FPGA上。

解決方案:

使用FlexRIO FPGA模塊和LVDS數字接口模塊部署解決方案。ST Kinetic設計和實現了LVDS數據總線來將射頻數據實時、連續地從一個處理子系統傳輸到另一個子系統進行實時監測、分析和信號處理。

現今，使用FPGA技術進行射頻數據信號處理已經非常普遍，因為該技術可實現高速計算能力。通常情況下，處理大量RF數據需要部署的FGPA資源越來越多。因此，FPGA模塊會跨多個處理子系統進行部署。借助FlexRIO FPGA模塊和LVDS數字接口模塊，ST Kinetics成功地設計并實現了一個解決方案，以促進多通道寬帶RF系統的處理子系統之間的實時數據傳輸。圖1顯示的系統結構用于開發LVDS數據總線，繼而實現處理子系統之間的大型RF數據共享。

圖1. 基于多通道寬帶RF系統架構的LVDS數據總線實現

LVDS數據總線與10 G網絡和共享內存的比較

10 G網絡或共享內存也可以用于實現處理子系統之間的大量射頻數據傳輸。但是，10 G網絡和共享內存需要在將數據傳輸至其他處理子系統之前將數據路由到主計算機。因此，通過10 G網或共享內存連續傳輸大量RF數據需要非常大的計算資源開銷（CPU處理能力和內存）。

基于專用LVDS數據總線的數據共享可避免這個麻煩。因此，CPU和內存資源可以用來執行其他計算任務。換而言之，基于LVDS數據總線的RF數據共享在在資源使用方面更加高效。

LVDS數據總線是高速數據通信的通用接口標準。實現高射頻信號處理可靠性需要LVDS數據總線具有數據完整性。ST Kinetics成功開發了所需的智能算法，保證了LVDS數據總線上的數據完整性。

實現

在本案例分析中，該解決方案部署到基于PXI Express系統的雙機箱配置中。每個PXI Express系統形成一個單獨的處理系統，其中部署了一組FlexRIO設備以及相應的LVDS FPGA接口模塊。兩個處理子系統通過兩條LVDS電纜互連。

ST Kinetics智能算法部署到FlexRIO FPGA模塊上進行RF數據采集。除了LVDS接口模塊和FPGA上的專用數據傳輸算法，FlexRIO模塊還提供了LVDS數據總線。

RF數據可以通過這一條LVDS數據總線實時傳輸到另一個處理子系統。由于不需要將數據路由到主計算機上，專用LVDS數據總線非常適用于多機箱配置。

圖2顯示的是部署到FGPA上的一種特殊數據傳輸算法，用于確保有效的高速數據傳輸，同時保持數據的完整性。

圖2. 基于LVDS數據總線的數據傳輸序列，具有數據完整性檢查功能

RF數據可經由LVDS數據總線連續、實時地傳輸。在每個時間間隔內，LVDS數據總線經驗證可使用預先定義的數據模式確保數據完整性。這些預定義的數據模式可用作為LVDS數據總線的自診斷。接著傳輸的是RF數據標題和RF數據內容。然后，系統使用奇偶校驗位校驗和算法來保證數據的完整性。在每個時間間隔內，根據所傳送的射頻數據產生的校驗值會進行反復核對，以驗證數據的完整性。因而，數據傳輸過程中出現的數據損壞可立即檢測到。

結論

借助FPGA技術和LabVIEW圖形化系統設計方法，ST Kinetics開發了一種LVDS數據總線，用于實現多通道寬帶射頻系統處理子系統之間的大型射頻數據共享，從而將RF數據傳輸到所有處理子系統中進行實時監測、分析和處理。

系統架構具有高度可擴展性，以滿足需要更高數據傳輸速率的其他處理子系統的需求。

作者:Thet Wa. Hlaing - ST Kinetics