随着高速实时信号处理系统对高性能的需求日益迫切,在数据传输速率满足处理节点数据流高速可靠吞吐的前提下,不断增强系统中处理器单体处理能力和集群方式处理是实现系统高性能的有效途径。然而,随着应用复杂性不断提升,数据量也不断增大,使得数据传输的速率也不断提升以保证处理效能和实时性,这对高速传输链路的设计提出了挑战。目前,高速串行链路是高速实时信号处理系统中大批量、高吞吐数据传输的主要方式,其单通道线速率已普遍达到10Gbps及以上,如万兆以太网(10Gbps)、PCIe 4.0(16Gbps)等,而此时链路的非理想电磁效应极易引起色散、反射、串扰等信号完整性问题,从而导致传输误码甚至链路失效问题。本文针对高速实时信号处理系统中超高速串行链路设计进行了深入研究,具体研究内容和主要贡献如下:首先,本文论述了高速实时信号处理系统高速串行链路的主要组成部分及各自对链路产生的影响,并针对关键影响因素进行了理论分析。基于对关键因素的分析,本文提出了覆盖建模、仿真、测试的一套完备的高速串行链路优化设计方法,可综合考虑连接器、过孔、传输线损耗、预加重、均衡等影响因素,并通过采用去嵌入技术保证测量准确性。其次,基于所提出的方法,本文设计并实现了在Open VPX标准下的10Gbps高速串行链路验证平台。该平台中的高速串行链路设计通过仿真参数扫描的方法对链路的各要素和全链路进行了精细化优化,克服了Open VPX标准连接器TE＿1410140＿1 10Gbps传输特性较差而引起的全链路设计裕量不足问题。测试结果表明,高速串行链路的无源链路参数完全满足IEEE 802.3ap中10Gbps链路规范;有源链路在10Gbps速率下长时间运行,数据传输稳定。目前该10Gbps高速串行链路设计技术已成熟应用于课题组的多个实际项目中,历经各类筛选试验(如高低温、振动等),数据传输稳定。最后,基于所提出的方法,本文设计并实现了25Gbps高速串行链路验证平台,相比与10Gbps高速串行链路,其难点在于链路的各个要素在此速率下的非理想效应更加突出,甚至已接近极限,因此需要更加精细的建模仿真优化和更加精密的测量手段。本文通过细粒度参数步进对关键要素如测试连接器、信号过孔、连接器过孔等进行了重点优化,并综合考虑各要素进行了全链路优化。测试结果表明,高速串行链路的无源链路参数完全满足IEEE 802.3bj中25Gbps链路规范;有源链路在25Gbps速率下眼图满足技术指标。综上,本文针对高速实时信号处理系统中超高速串行链路的建模、仿真、测试技术进行了深入研究,提出了一套完备的高速串行链路优化设计方法,并基于该方法设计实现了10Gbps和25Gbps的高速串行链路的验证平台,其中前者的实际测试结果和在项目中的实际应用充分验证了设计的有效性,而后者为高速实时信号处理系统未来25Gbps高速串行链路设计奠定了基础。