PCI接口及数字化接收机的控制模块设计

论文摘要

数据采集系统是现代通信和信号处理系统的重要组成部分。在现代雷达系统中,数据采集部分需要对大容量的数据进行高速传输。本课题是对如何实现数据采集卡高速数据传输的研究。具体地说,是设计数据采集卡的传输接口和驱动程序。该数据采集卡是将模拟信号转化为数字信号并将数据传输给计算机的数字化接收机,模拟信号先进入前端的A/D采样器转化为数字信号并存入FIFO中,然后通过接口总线传输到计算机的内存缓冲区,再由驱动程序和应用程序将数据存盘或者直接进行运算处理。本课题在研究国内外相关领域研究现状的基础上,选择按照PCI总线规范设计数字化接收机的传输接口,并选择基于IP核的设计方法在FPGA中实现PCI总线的接口。在该接口芯片中设计了PCI总线的接口模块、数据传输控制模块和数字化接收机的控制模块。设计中采用VHDL语言在ISE环境下实现各模块的逻辑功能,并编写仿真模块用ModelSim软件对逻辑功能进行仿真,验证设计的正确性。为了实现数字化接收机的控制,本课题还设计了数字化接收机的驱动程序,驱动程序主要包括初始化函数,数据采集卡的控制函数,数据传输函数,中断处理函数,论述了设备驱动程序的设计、编码、编译、调试、测试过程。驱动程序是利用DDK开发工具包在VC环境下设计,用WinDbg软件进行调试的。该驱动程序基于WDM模型,能够在Windows XP操作系统下运行。并设计了测试程序,对驱动程序的功能进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的意义和来源
• 1.2 PCI总线接口的实现方法
• 1.3 FPGA技术简介
• 1.4 论文内容安排
• 第2章 PCI总线简介
• 2.1 PCI总线概述
• 2.2 PCI总线信号描述
• 2.3 PCI总线的编址
• 2.4 PCI总线交易
• 2.4.1 读写交易
• 2.4.2 终止交易
• 2.5 本章小结
• 第3章 PCI接口模块的设计与仿真
• 3.1 PCI接口的设计
• 3.1.1 CFG模块
• CORE模块'>3.1.2 PCI_CORE模块
• APP模块'>3.1.3 USER_APP模块
• 3.2 寄存器设计
• 3.3 数据传输设计
• 3.4 控制模块的设计
• 3.4.1 FIFO控制模块
• 3.4.2 AD状态检测模块
• 3.5 仿真与结果分析
• 3.5.1 仿真模块设计
• 3.5.2 配置空间的读写仿真
• 3.5.3 寄存器的读写仿真
• 3.5.4 控制模块的仿真
• 3.5.5 数据读传输仿真
• 3.6 本章小结
• 第4章 驱动程序的设计
• 4.1 驱动程序的作用和开发的意义
• 4.2 WDM驱动程序简介
• 4.2.1 WINDOWS2000/XP 系统简介
• 4.2.2 WINDOWS驱动模型
• 4.3 驱动程序开发环境
• 4.3.1 编译环境
• 4.3.2 调试环境
• 4.4 驱动程序的设计
• 4.4.1 DriverEntry函数
• 4.4.2 AddDevice函数
• 4.4.3 PnP派遣函数
• 4.4.4 I/O控制操作
• 4.4.5 中断处理函数
• 4.4.6 传输例程
• 4.5 驱动程序的安装
• 4.6 驱动程序的调试与测试
• 4.6.1 调试错误总结
• 4.6.2 测试应用程序设计
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢