农业机械学报

作者：段瑞枫，陈艳，洪凯，张就，张海燕

单位：北京林业大学,北京航空航天大学,北京林业大学,北京林业大学,北京林业大学,

关键词：农业监测;高速传输;片上系统;现场可编程门阵列;PCIe高速接口;千兆以太网

基金：北京市自然科学基金项目（L202003）和国家自然科学基金项目（31700479）

农业监测智慧化需要实时、高效、可靠的视频数据处理和传输方案，为了解决传统基于CPU和GPU架构的系统速率低、实时性差的问题，设计了基于Zynq架构的PCIe级联网口的高速传输系统。针对PCIe接口开发，在硬件层面，优化配置 XDMA IP核参数，完成接口的数据收发引擎设计，并基于MIG 7 IP核优化配置了DDR缓存区。在软件层面，基于PCIe驱动，调度VLC软件完成视频数据读取，实现板卡和上位机之间数据的快速收发和流畅播放。针对网口协议栈的实现，利用ARM可编程特性，调度LWIP轻量级协议栈，完成TCP协议的开发，实现了网口的数据快速收发，避免了上位机CPU直接处理网络协议的时延和运算开销。此外调度AXI协议完成PCIe接口和网口的高速连通。在Zynq MZ7030FA平台上传输视频文件对系统进行速率和可靠性实测。结果表明：网口传输速率达800Mb/s，基本实现了千兆以太网；PCIe接口的最高传输速率达816MB/s，逼近硬件PCIe 2.0 x2的最高速率，且整个系统在应用层上实现了可靠传输。本文的研究为农业监测视频传输应用提供了高效可靠的解决方案，且系统具有较好的扩展性和推广性。

来源：2024年第3期

《农业机械学报》期刊编辑部

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