基于IP核的CPCI总线多通道数据采集卡的设计与实现

论文摘要

数据采集技术是信息科学的一个重要组成部分,也是信息获取技术的主要手段,它随着微电子技术和计算机技术的进步而得到迅速发展?目前各种各样的数据采集系统已得到广泛的应用,新型的数据采集系统仍不断涌现?其中,基于PCI接口的数据采集卡具有较高的速度,已经成为现代数据采集卡的主流?本论文主要研究了一种基于FPGA IP核的CPCI总线多通道数据采集卡的设计与实现?本数据采集卡旨在一定的数据采集精度要求下,通过CPCI总线来实现最大的数据传输速度,以满足实际数据采集系统的需要?而且,本数据采集卡上CPCI总线的传输功能是用FPGA中的IP核来实现的,这样既可以提高数据的传输速度,又可以节约实际PCB的面积?本论文在介绍数据采集整体方案的基础上,首先分析了本数据采集卡的硬件设计,然后重点研究了PCI总线数据传输功能的实现,包括PCI驱动程序和应用程序的开发,最后对本板卡的系统测试结果进行了简要分析?

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景和意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 论文的主要内容和安排
• 第二章 基于IP 核的CPCI 总线概述
• 2.1 PCI 总线简介
• 2.1.1 PCI 总线
• 2.1.2 CPCI 总线
• 2.2 IP 核简介
• 2.3 PCI 总线主要信号定义及总线命令
• 2.3.1 PCI 总线主要信号定义
• 2.3.2 PCI 总线命令编码
• 2.4 PCI 总线的工作空间
• 2.4.1 PCI 总线的配置空间
• 2.4.2 PCI 总线的I/O 地址空间和存储器地址空间
• 2.5 PCI 总线的操作协议
• 2.5.1 PCI 总线的传输协议
• 2.5.2 PCI 总线的基本读写操作
• 2.6 本章小结
• 第三章 数据采集卡的系统硬件设计
• 3.1 硬件系统总体方案
• 3.2 器件选型
• 3.2.1 AD 器件的选择
• 3.2.2 FPGA 器件的选择
• 3.3 硬件系统设计注意事项
• 3.3.1 数模混合电路的设计
• 3.3.2 关于PCI 总线的PCB 设计
• 3.3.3 PCB 的信号完整性设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 PCI 总线驱动程序和应用程序的开发
• 4.1 WDM 驱动程序的框架
• 4.2 WDM 驱动程序的实现
• 4.2.1 驱动程序的开发工具
• 4.2.2 WDM 驱动程序的结构
• 4.2.3 WDM 驱动程序的主要功能函数
• 4.3 驱动程序的安装
• 4.4 应用程序的开发与实现
• 4.4.1 应用程序与驱动程序的通信
• 4.4.2 打开设备和关闭设备
• 4.4.3 DeviceIoControl 函数的调用
• 4.4.4 读写功能的实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 数据采集卡的系统性能测试及结果
• 5.1 AD 采样单元测试
• 5.2 PCI 总线传输性能测试
• 5.2.1 PCI 总线主要信号时序测试
• 5.2.2 PCI 总线读操作测试
• 5.2.3 PCI 总线写操作测试
• 5.2.4 PCI 总线配置读操作测试
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果