基于PCI Express总线的数据传输与存储

论文摘要

为了测试和改进雷达的性能,需要分析雷达回波数据,这就需要对雷达数据进行采集、传输和存储。随着现代雷达的发展,对获取雷达数据的速率和容量的要求越来越高。PCI Express总线是一种目前速率最快的串行接口总线,本文给出了一种基于PCI Express总线的数据传输与存储系统的设计和实现方法。本系统中数据通过PCI Express总线高速传输到计算机内存并存储于硬盘上,之后分析所得的数据,验证系统的功能。本文首先说明PCI Express总线拓扑结构、挂接在PCI Express总线上的设备层次、读写请求等事务机制以及设备配置空间。接着给出系统硬件设计和实现方案,包括AD采集卡和数据传输卡两大部分,其中数据传输卡采用了单片FPGA的电路设计。然后根据系统功能要求给出了两板卡中的FPGA的逻辑设计,其中AD采集卡主要根据用户应用界面的参数选择来配置其工作模式；数据传输卡主要实现PIO和BMD这两种传输方式。最后本文给出系统的设备驱动程序以及用户应用程序设计,并对系统功能进行测试,分析BMD的数据传输率,通过验证数据的准确性和完整性表明本设计是可行的和有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状和发展
• 1.3 论文研究内容和论文章节安排
• 2 PCI Express架构体系
• 2.1 引言
• 2.2 PCI Express系统的拓扑结构
• 2.3 PCI Express的设备层次
• 2.4 PCI Express的事务机制
• 2.4.1 TLP的组装与拆解
• 2.4.2 TLP的结构
• 2.4.3 存储器请求和完成事务的TLP
• 2.5 PCI Express的配置空间
• 2.5.1 头标区
• 2.5.2 专用寄存器及新能力寄存器组区
• 2.5.3 本设计中板卡的配置空间
• 2.6 本章小结
• 3 系统的硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 AD采集卡的硬件设计
• 3.2.1 模拟信号采样模块
• 3.2.2 FPGA控制模块
• 3.3 数据传输卡的硬件设计
• 3.3.1 Virtex-5 FPGA模块
• 3.3.2 接口模块
• 3.4 本章小结
• 4 系统的逻辑设计
• 4.1 引言
• 4.2 AD采集卡的逻辑设计
• 4.2.1 两个IP核的设计
• 4.2.2 译码数据传输卡传输来的控制信息
• 4.2.3 内同步源信号及AD卡三角波信号产生
• 4.2.4 对AD工作模式的设置
• 4.3 数据传输卡的逻辑设计
• 4.3.1 PIO数据传输设计
• 4.3.2 BMD数据传输设计
• 4.3.3 中断程序设计及验证
• 4.4 本章小结
• 5 系统软件设计及功能测试
• 5.1 引言
• 5.2 系统驱动程序设计
• 5.3 应用程序设计
• 5.3.1 AD参数设置部分
• 5.3.2 数据存储控制部分
• 5.4 系统功能测试与结果分析
• 5.4.1 选择三角波信号测试
• 5.4.2 选择正弦波信号测试
• 5.4.3 分析BMD数据传输率
• 5.4.4 分析系统的兼容性
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录