FPGA实现的声纳数据千兆以太网冗余传输系统

"声纳数据分布式冗余传输系统设计" 本文主要探讨了在拖线阵声纳大规模发展的背景下，如何设计一个高效可靠的高速数据实时传输系统。拖线阵声纳随着探测性能的提升，数据量大幅度增加，因此需要高速、稳定的数据传输方案。千兆以太网因其高通信速率、长传输距离和高工作可靠性，被选为解决这个问题的关键技术。 作者们利用Xilinx FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）平台，将千兆以太网传输技术整合到传输系统的设计中。FPGA芯片作为系统的核心，结合内置的以太网MAC（Media Access Control，媒体访问控制）控制器硬核和PHY（Physical Layer，物理层）芯片，构建了传输控制单元。这种设计能够有效地处理和转发大量数据帧，确保数据的流畅传输。 考虑到水下工作的特殊环境和对传输节点高可靠性的要求，作者们提出了一个双向环路冗余传输方案。这个方案采用了双重乒乓切换机制，可以在检测到故障节点时迅速隔离，保证数据传输的连续性和稳定性。通过这种方式，传输系统具备了容错工作性能，即使在部分节点失效的情况下，也能保持数据的正常流动。 文章详细描述了采用Verilog语言开发的数据处理模块，该模块实现了数据帧在多个传输控制单元间的流水线级转发，提高了系统处理速度。实际测试结果显示，系统的数据传输速率稳定在500 Mbps以上，远高于拖线阵声纳所需的速度，而且能有效识别并隔离故障，确保系统的容错性。 这一设计的高效性和可靠性得到了验证，已被应用于某型号拖线阵声纳系统的试样阶段研制，显示出其在实际应用中的潜力和价值。文章的研究成果对于提升拖线阵声纳系统的数据传输能力和整体稳定性具有重要的理论与实践指导意义。