ARM处理器与FPGA协作：提升四路E1数据传输效率的研究

本文主要探讨了ARM处理器和FPGA在数据传输中的应用与研究，以武汉理工大学硕士学位论文的形式呈现。作者金良涛，专业为通信与信息系统，指导教师为陈永泰，研究重点是基于ARM微处理器的嵌入式系统开发，特别是针对一款四路E1中继板卡的设计和实现。 ARM处理器，作为RISC（精简指令集计算机）架构的代表，因其高效能、低功耗和灵活性，在嵌入式领域得到了广泛应用。在本文中，作者详细阐述了基于ARM的系统开发，包括硬件结构如时钟模块、系统接口电路、存储系统模块、四通道E1合成器模块、CPU模块和时隙交换模块的构建。这些模块的设计旨在支持四路E1接口，实现从2Mbps到更高的数据传输速率，同时承载大量用户数据，解决数字环路系统中卡槽限制的问题。 E1接口作为G703标准的基础，广泛应用于分组网、帧中继网、GSM移动基站和军事通信，承载着语音、数据和图像等多种业务。文章首先分析了数字环路系统的发展背景和挑战，尤其是数据传输通道拓宽的需求，推动了四路E1收发器的研发。 在硬件设计部分，作者强调了FPGA技术在提供精确时钟同步方面的关键作用，这对于数据传输中的时间一致性至关重要。此外，通过对不同处理器特性的比较，确定了ARM处理器作为核心处理单元的合理性。 在软件设计上，文章采用了实时操作系统RTOS RTXC，详细介绍了ARM处理器启动代码的编写，以及软件整体结构和四大功能模块：信令处理、接口中断处理、系统运行监测和RC/GC消息处理。通过软硬件结合的调试和测试，确保了系统的稳定性和性能，最终产品已投入实际使用。 这篇论文深入探讨了ARM处理器和FPGA在提升数据传输效率和解决系统瓶颈问题上的协同作用，对于嵌入式系统设计者和开发者具有很高的参考价值。