基于PCI总线的数据采集系统设计与实现

论文摘要

科学技术迅速发展的今天,数字技术普遍应用在许多领域,在国家经济发展、国防现代化及科学研究等方面发挥着重要作用。而数据采集在数字技术中占有重要的地位,是得到外部信息的有效手段之一,负责数字系统的第一步工作。它是信息科学非常重要的组成部分,与传感器以及信号处理技术有机结合,共同组成了信息处理技术的基础。随着计算机性能的提高,及以Windows为主的图形操作系统不断进行改良,人们十分需要有一种在PC机上的高速、高效率的数据采集系统来捕捉信息,满足人们对信息获取的需求。本文是在对比了多种总线技术的前提下,选用了PCI总线这一高性能的局部总线作为数据采集系统的接口总线,最终设计并且实现了PCI总线的多路数据采集系统。该系统不仅为数据的采集及研究等工作提供了有力的工具,而且其设计过程体现出了计算机总线设备研制的基本方法、过程。文中首先介绍了系统开发相关的基本理论,即数据采集技术的基本理论以及PCI总线技术的基本理论。然后给出了系统的设计方案,对方案进行逐步的细化,详细阐述了采集卡的模数转换模块、总线接口模块、本地总线控制器模块、数据缓冲模块及其他逻辑模块的硬件电路设计。同时,对器件的选型、原理图的设计等等都做了较为详细的叙述。最后设计并实现了基于WinDriver的PCI板卡驱动程序,并在此基础上设计了基于Visual Basic 6.0的上层应用程序,进行了数据的实时处理,并实现了采集数据的存储功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究意义及应用前景
• 1.2 PCI 总线的巨大优势
• 1.3 国内外的研究及发展现状
• 1.4 本课题主要研究内容
• 1.5 本文结构
• 第2章 数据采集系统的相关理论
• 2.1 数据采集技术基本理论
• 2.2 多路数据采集系统概述
• 2.3 模拟开关实现的单A/D 采样系统
• 2.4 本章小结
• 第3章 PCI 总线技术
• 3.1 PCI 总线架构综述
• 3.2 PCI 总线规范
• 3.2.1 PCI 总线信号
• 3.2.2 PCI 总线命令
• 3.2.3 PCI 的基本传输控制
• 3.2.4 PCI 的地址空间
• 3.2.5 PCI 总线传送
• 3.2.6 PCI 的配置空间
• 3.3 PCI 总线设备接口方案
• 3.4 PCI 接口芯片 PCI9052 简介
• 3.4.1 基本描述
• 3.4.2 主要特点
• 3.4.3 PCI9052 的功能及相关操作
• 3.5 本章小结
• 第4章 数据采集系统的硬件设计
• 4.1 硬件总体设计
• 4.2 通路选择模块
• 4.3 模数转换模块
• 4.4 PCI 接口模块
• 4.4.1 PCI9052 与计算机的接口
• 4.4.2 PCI9052 与 EEPROM 的接口
• 4.4.3 PCI9052 与本地总线的连接
• 4.5 采样控制和缓存模块
• 4.5.1 CPLD 的JTAG 连接
• 4.5.2 CPLD 与数据采集模块的接口
• 4.5.3 CPLD 硬件结构的实现
• 4.6 印制电路板的设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 数据采集系统的软件设计
• 5.1 数据采集系统的软件结构
• 5.2 数据采集系统的驱动程序设计
• 5.2.1 驱动程序开发方法
• 5.2.2 WinDriver 工具的使用
• 5.3 应用程序的VB 设计
• 5.3.1 VB 简介
• 5.3.2 数据采集系统的应用程序
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢