[发明专利]一种应用于海洋地震勘探拖缆系统的高速数据传输通用接口卡

摘要

本发明涉及一种用于海洋地震拖缆勘探系统的高速数据传输通用接口卡，包括FMC子板和FMC载板。FMC子板包括SFP+接口、FMC接口，FMC载板包括FPGA、DDR3存储器、电源模块、FPGA配置电路、PCIe接口和SFP+接口，其中FPGA实现整个数据传输流程的控制以及数据处理等功能，内部包括数据处理模块、DDR3控制器、DMA控制器和PCIe核。本发明满足了大容量地震数据对高速稳定传输的需求。

主权项

一种应用于海洋地震勘探拖缆系统的高速数据传输通用接口卡，其特征在于：包括FMC子板和FMC载板，FMC子板包括SFP+接口、FMC接口，FMC载板部分包括DDR3存储器，FPGA配置电路，FPGA，PCIe接口，电源模块，SFP+接口；其中FPGA实现整个数据传输流程的控制以及数据处理等功能，内部包括数据处理模块、DDR3控制器、DMA控制器和PCIe核；SFP+接口，光纤模块接口，接收拖缆系统上行光纤传输的数据；FMC接口，连接FMC子板和FMC载板两个部分，将接收的拖缆数据传输到载板FPGA；DDR3存储器，高读写速度的大容量存储器，缓存处理过的地震数据；FPGA配置电路，用于系统上电时，加载FPGA配置数据；FPGA，与其他功能模块之间进行交互，控制整个数据传输流程，对拖缆数据进行初步处理；PCIe接口，PCIe总线的物理接口，与工作站相连，进行数据传输；电源模块，为整个PCIe高速接口卡的FPGA、DDR3存储器、FPGA配置电路、FMC子板等几个功能模块提供电压，保证整个系统稳定工作；SFP+接口，作为载板上的预留的光纤模块接口，用于拖缆数量较少情况下的数据传输；数据处理模块，对接收到的拖缆数据按照8/sec的比例进行抽取，然后完成时序转道序操作；DDR3控制器，控制DDR3存储器缓存地震数据，并且与DMA控制器之间进行交互；DMA控制器，在无需工作站CPU参与的情况下进行大容量数据交换，将载板上DDR3存储器中的缓存数据转移到工作站内存；PCIe核，支持PCIe传输协议，实现从PCIe高速接口卡到工作站的数据包的发送和接收流程。水下拖缆中的数字包采集到实时数据，拖缆的上行光纤部分直接与PCIe高速接口卡的FMC子板上的SFP+接口相连；FMC子板上的SFP+光纤模块接口为接收端，接收到拖缆数据后，将光信号转化为电信号，FMC接口将子板的I/0接口与FPGA上的引脚直接连接在一起，接收到的拖缆数据会直接传输至载板FPGA上；FPGA内部的数据处理模块按照8/sec的比例抽取实时显示数据，获得地震数据和关于拖缆状态的数据，并且对地震数据进行时序转道序的操作，得出地震数据存储地址；FPGA内部逻辑控制发送命令到DDR3控制器，对DDR3存储器进行读写操作，将处理后的地震数据按照道序地址存储至其中，这个过程不需要进行数据交换，不同接口传输来的数据，会分别存到DDR3存储器内部的独立存储空间；随后DMA控制器向工作站CPU发送命令，发起大容量数据传输请求，PCIe核根据PCIe总线传输协议对数据流进行打包传送，通过PCIe接口将数据传输至工作站上的存储内存中。