CompactPCI总线数据采集卡在QNX系统下实时采集功能的实现

论文摘要

电力系统对于国家的经济建设和国计民生意义重大,而电网监测、电力稳压系统是保障电力系统稳定运行的重要保证。其中数据采集和处理单元作为监测系统中获取原始数据的部分,其稳定性、可靠性和处理的实时性对于整套系统具有至关重要的影响。本文以内蒙古电网改造项目为工程背景,对基于CompactPCI总线数据采集卡在QNX系统下实时数据采集功能的实现进行研究,本文依据电网监测系统中数据采集和处理单元的功能需求,设计了采用兼具开放性与可靠性的CompactPCI总线作为硬件平台和以实时操作系统,QNX作为软件平台的整套数据采集和处理单元,并基于该系统开发了CompactPCI总线数据采集卡在QNX系统下的驱动程序,实现了实时数据采集功能,并通过试验加以验证。文章首先介绍了工程项目背景,并对当前此类应用的状况作了简要说明,同时介绍了该工程为什么采用CompactPCI总线硬件及QNX操作系统相结合的架构。接下来,深入介绍了CompactPCI总线特点及其热插拔特性、后走线功能；QNX操作系统特点及其驱动程序开发方法；介绍了PCI底层驱动开发的一般方法。最后着重介绍了AMCC S5935芯片的原理和功能,实现了使用该芯片的CompactPCI数据采集卡在QNX系统下的底层驱动程序,其中着重说明了DMA与中断共享功能的实现方法与开发过程,并通过试验的方法对其实时性指标加以验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题项目背景
• 1.2 工程应用现状及不足
• 1.3 论文所完成的工作
• 1.4 本章小结
• 第二章 CompactPCI总线介绍
• 2.1 CompactPCI总线背景及特点
• 2.2 CompactPCI热插拔功能及其实现原理
• 2.2.1 热插拔过程中可能会导致的硬件问题
• 2.2.2 热插拔硬件解决方案与实现原理
• 2.3 CompactPCI后走线功能及其应用
• 2.4 本章小结
• 第三章 QNX操作系统介绍
• 3.1 QNX操作系统特点
• 3.2 QNX系统的实时性
• 3.3 QNX操作系统下设备驱动开发的一般方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 数据采集单元硬件系统分析
• 4.1 数据采集系统基础
• 4.1.1 数据采集系统的基本构成
• 4.1.2 数据采集设备选择时的一般原则
• 4.2 数据采集单元硬件需求分析
• 4.2.1 数据采集单元硬件功能需求
• 4.2.2 需求分析及硬件选择
• 4.3 数据采集板卡cPCI-9116R简介
• 4.4 本章小结
• 第五章 数据采集板卡驱动程序设计
• 5.1 CompactPCI总线设备驱动程序开发的准备工作
• 5.1.1 PCI总线的配置空间
• 5.1.2 专用PCI接口芯片AMCC S5935介绍及寄存器说明
• 5.1.3 cPCI-9116相关功能寄存器说明
• 5.2 QNX系统下数据采集板卡驱动程序设计与实现
• 5.2.1 QNX系统下访问PCI/CompactPCI设备
• 5.2.2 数据采集板卡的初始化
• 5.2.3 数据采集板卡DMA数据传输方式的实现
• 5.2.4 数据采集板卡中断的处理与中断共享
• 5.2.5 应用程序与驱动程序接口设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 驱动程序测试方法与结果分析
• 6.1 测试环境
• 6.2 测试方法
• 6.3 测试结果及分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献