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开发案例样本
一、 【项目名称】
基于FPGA的PCIe万兆网数据采集卡
二、 【开发团队简介】（选填，填写了可以让客户更多了解您，接单机会更多）
三、 【项目亮点】（选填）
硬核技术：深入掌握PCIE/DDR4/SFP+等高速接口核心技术，独立调试经验丰富。
全链交付：提供从硬件设计、FPGA逻辑到上位机驱动的完整解决方案。
高速连接：支持PCIE 2.0/3.0 X4通道，实测DMA传输带宽超过1.6GB/s（PCIE 2.0 x4理论总带宽2GB/s，实际效率超80%），满足大数据实时传输场景。
高可靠性：已完成高低温测试、长时间稳定性测试验证，产品设计可直接用于批量生产。
四、 【作品简介 】
背景与目的
某工业设备需要实时采集4路高速模拟信号，并通过万兆以太网将采集数据上传至数据中心进行分析处理，对数据传输速率、延迟和稳定性有极高要求。FPGA凭借其硬件并行处理能力和丰富的高速串行接口资源，成为本项目的最佳方案，可在单片FPGA上集成高速ADC采集、数据缓存、万兆网通信等所有功能模块。
主要功能
通过LVDS/JESD204B接口采集4通道高速ADC数据，单通道采样率≥500Msps
使用DDR4缓存采集数据，支持512MB/1GB容量配置
通过SFP+光口实现10GbE UDP网络通信，将采集数据实时传输至上位机
可选PCIe接口与主机通信，提供DMA驱动及C++调用API
技术方案
采用Xilinx Kintex-7系列FPGA（如XC7K325T），集成GTX高速收发器，支持最高12.5Gbps线速率
LVDS/JESD204B接收模块：接收ADC高速串行数据流，完成8b/10b解码、数据对齐与多通道同步
DDR4控制器：缓存采集数据，缓解高速数据流与低速通信接口之间的带宽瓶颈
UDP/IP协议栈：自研精简版UDP协议栈，支持巨型帧，万兆线速收发
PCIe XDMA IP：实现高性能DMA数据传输
应用场景
工业数据采集与监控
高速仪器仪表与数字存储示波器
通信基站信号处理与射频测试
采用的新技术/新方案
在JESD204B接口中采用多LMFC（Local Multi-Frame Clock）对齐机制，解决了多通道ADC采样同步难题
利用FPGA GTX收发器内置的动态重配置端口（DRP），实现了线速率的在线切换
五、【系统构架图 】（选填）
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│ Kintex-7 FPGA │
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│ │ 4-Ch │ │ DDR4 │ │ 10GbE │ │ PCIe │ │
│ │ LVDS/ │◄─▶│Controller│ UDP/IP │◄─▶│ XDMA Core │ │
│ │JESD204B │ │ (AXI)│ │ Stack │ │ (Gen2 x4) │ │
│ └─────────┘ └──────┘ └─────────┘ └───────────┘ │
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ADC │ DDR4 SFP+ │ PCIe Edge
4路 │ 内存 光口 │ 金手指
│ │
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六、【硬件部分的描述 】
LVDS/JESD204B数据接收：FPGA通过内置GTX高速收发器连接4路LVDS或JESD204B串行数据，完成数据串并转换。
数据缓存：接收数据经AXI总线写入DDR4内存，利用DDR4大容量缓存吸收数据突发。
数据转发：DDR4中的数据通过AXI总线读取，由自研UDP/IP协议栈封装为UDP报文，通过SFP+光口发送至上位机。
PCIe主机通信：PCIe XDMA Core将DDR4地址映射到主机内存空间，主机可通过MMIO直接读写FPGA内部寄存器，也可通过DMA方式批量读取采集数据。
EDA 工具
原理图 & PCB设计：Altium Designer 24（提供完整工程文件）
FPGA开发：Xilinx Vivado 2023.2（附带工程源码，已包含完整IP配置）
七、【主要器件】
FPGA：Xilinx Kintex-7 XC7K325T-2FFG900I
高速ADC：TI ADS54J60（双通道、1GSPS、JESD204B接口）或兼容型号
DDR4内存：Micron MT40A512M16LY-075E（1GB容量、2400Mbps）
以太网PHY：SFP+光模块（10Gbps，850nm多模或1310nm单模）
时钟芯片：Si5345（提供多路低抖动参考时钟）
电源方案：TI TPS54620 + TPS74401（FPGA内核和高速收发器供电）
八、【软件部分的描述 】（选填）
如果您的作品涉及到软件，请列出作品对应的软件工作流程图，及关键部分的例程、源码（如果您想开源的话请上传全部源码）。
九、【作品演示】（选填）
请上传您的作品的功能演示到腾讯视频。
