基于DSP的VXI总线通用接口板研制

论文摘要

现在各种功能的VXI总线仪器已广泛应用于测试领域,不同的VXI仪器主要区别在功能电路部分,而它们的接口电路具有一致性。设计通用的VXI接口电路,可以有效地减少重复性劳动,缩短模块开发周期,具有很高的实用价值。本文设计了一种基于DSP的VXI总线通用接口板,采用FPGA和DSP结合的工作方式,实现了将复杂的VXI总线接口转换为相对简单的本地总线接口。在深入分析VXI总线协议的基础上,利用FPGA实现了VXI总线接口的设计,该接口为A24/A16与D16的寄存器基VXI接口,支持VXI中断功能,设计了用户可自定义的寄存器和支持高速双向数据传输的FIFO;采用高速TMS320F2812 DSP作为主控CPU,实现了对上位机命令解释执行、板上数据管理和本地接口管理;为满足仪器日益增加的对大容量存储器的需求,采用DDR2 SDRAM作为仪器的存储器,利用Verilog语言在FPGA内实现了SDRAM控制器;通过对各种不同功能电路需求资源的分析,提出了一种通用的本地接口的设计,以满足大部分功能电路需要。为了完成对本接口板的测试,在分析测试内容及测试方法的基础上,开发了配套的上位机软件和DSP程序。利用LabWindows/CVI开发了符合VPP规范的仪器驱动程序及测试面板,配合DSP固化程序,实现了对VXI接口、DSP及板上存储资源的测试。实际测试及运行结果表明,本设计原理分析正确,研制的模块工作稳定可靠,各项功能与指标都达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 虚拟仪器的概念
• 1.1.2 VXI总线的发展与现状
• 1.1.3 VXI总线的特点
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状及分析
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 本文结构
• 第2章 总体方案设计
• 2.1 模块总体功能
• 2.2 硬件方案论证
• 2.2.1 VXI总线接口电路
• 2.2.2 主控制器DSP的选择及相关设计
• 2.2.3 大容量存储器
• 2.3 软件方案论证
• 2.3.1 DSP软件方案
• 2.3.2 上位机软件方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 硬件设计
• 3.1 VXI总线接口设计
• 3.1.1 VXI接口和寄存器组
• 3.1.2 驱动匹配电路
• 3.1.3 中断电路
• 3.1.4 FIFO设计
• 3.2 DSP及其外围电路设计
• 3.2.1 TMS320F2812 性能介绍
• 3.2.2 DSPF2812 外围电路的设计
• 3.3 DDR2 SDRAM控制器设计
• 3.3.1 DDR2 SDRAM的控制信号
• 3.3.2 利用Verilog设计DDR2 SDRAM控制器
• 3.4 本地总线接口
• 3.5 本章小结
• 第4章 测试软件设计
• 4.1 软件规划
• 4.2 上位机软件设计
• 4.2.1 虚拟仪器与软面板
• 4.2.2 上位机软件
• 4.3 DSP软件设计
• 4.3.1 主程序设计
• 4.3.2 命令子程序设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统调试及测试
• 5.1 软硬件调试
• 5.1.1 调试方法
• 5.1.2 调试中遇到的问题
• 5.2 测试
• 5.2.1 测试方法
• 5.2.2 测试结论
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢