PCI-E总线高速数据采集回放模块研制

论文摘要

目前,在航空和雷达等领域对数据采集速度的要求越来越高,同时还要求系统具有硬件回放功能。在这样的应用背景下,本文设计了一种基于PCI-E总线的高速数据采集回放模块,以适应该领域对高速数据采集的要求。本文采用交叉采样技术实现了高速数据采集功能;采用高速的数模转换芯片AD9773实现了硬件回放功能;采用DDR2存储器实现了高速数据的实时存储;采用了PCI Express串行总线实现了PC机对高速数据采集回放模块的工作方式和数据传输控制;采用FPGA设计了逻辑控制器,并用VHDL硬件描述语言编写了对PCI Express接口芯片、信号调理电路、高速数据采集电路、DA硬件回放电路和DDR2存储器电路的控制逻辑。采用WinDriver开发了设备的驱动程序,实现了对PEX8311内部的寄存器的访问;采用Mirosoft Visual C++软件开发了上位机软件,实现了数据下载,数据波形显示,数据硬回放管理及模块控制等功能。实际的测试和运行的结果,表明设计思想正确,各项技术指标基本达到要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 本课题的主要内容
• 1.4 本章结构
• 第2章 总体方案设计
• 2.1 系统的功能性能要求
• 2.2 硬件方案论证
• 2.2.1 总线控制方案论证
• 2.2.2 数据采集方案论证
• 2.2.3 硬件回放方案论证
• 2.2.4 板上存储方案论证
• 2.3 软件方案论证
• 2.4 本章小结
• 第3章 硬件设计
• 3.1 采集通道设计
• 3.1.1 信号调理电路
• 3.1.2 模数转换电路
• 3.1.3 时钟配置电路
• 3.2 数模转换电路
• 3.3 板上DDR2 存储电路
• 3.3.1 电平规范
• 3.3.2 DDR2 芯片选择
• 3.3.3 外围电路设计
• 3.4 PCI Express总线接口电路
• 3.4.1 接口电路外围电路
• 3.4.2 接口芯片的传输方式
• 3.4.3 接口芯片的LVDS信号设计
• 3.5 FPGA内部逻辑
• 3.5.1 采集通道控制
• 3.5.2 信号回放控制
• 3.5.3 DDR2 控制器
• 3.5.4 数据存取控制
• 3.5.5 PCIE接口芯片控制
• 3.6 本章小结
• 第4章 软件设计
• 4.1 设备驱动程序设计
• 4.1.1 WinDriver功能介绍
• 4.1.2 PCI-E设备驱动开发流程
• 4.1.3 驱动程序库
• 4.2 应用软件设计
• 4.2.1 用户界面设计
• 4.2.2 程序流程设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统调试和性能测试
• 5.1 系统调试组成
• 5.2 系统调试
• 5.3 系统性能测试
• 5.3.1 数据采集测试
• 5.3.2 数据回放测试
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢