本文關(guān)鍵詞：PXIExpress總線接口DMA控制器及驅(qū)動設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 實(shí)時頻譜分析儀系統(tǒng) PXI Express DMA WDF

【摘要】：當(dāng)前無線通信信號的組成愈加復(fù)雜,它有著帶寬高、功率低、傳輸率高等特點(diǎn),因此對其進(jìn)行實(shí)時測試的難度越來越大�；趥鹘y(tǒng)的PXI總線架構(gòu)的實(shí)時頻譜分析技術(shù)并不能滿足寬頻帶條件下對高數(shù)據(jù)量的處理需求,傳統(tǒng)的并行總線系統(tǒng)平臺已經(jīng)不能滿足如今對信息實(shí)時性處理的要求,如何把具有高吞吐量的數(shù)據(jù)總線和高速數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制應(yīng)用在測試測量領(lǐng)域內(nèi),有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文是在教研室研發(fā)的基于PXI總線的實(shí)時頻譜分析儀的基礎(chǔ)上,引入了基于PXIe總線的實(shí)時頻譜分析儀設(shè)計。本論文主要實(shí)現(xiàn)基于PXIe總線的DMA控制器設(shè)計及其驅(qū)動程序的開發(fā),實(shí)現(xiàn)過程中主要包括三部分,分別是PXIe連接器的硬件電路設(shè)計、在FPGA中實(shí)現(xiàn)PXIe總線協(xié)議和DMA控制器邏輯電路設(shè)計、根據(jù)設(shè)計好的硬件板卡進(jìn)行基于WDF框架的驅(qū)動程序設(shè)計。具體來說,硬件電路設(shè)計中對PXIe硬件規(guī)范和傳輸協(xié)議進(jìn)行了深入研究,設(shè)計了以Xilinx公司Kintex7 160t型號的FPGA為主體器件的PXIe高速接口硬件電路;邏輯設(shè)計中,為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸,引入了DMA數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制,即在FPGA中實(shí)現(xiàn)DMA控制器的設(shè)計,包括寄存器管理和內(nèi)存管理機(jī)制,重點(diǎn)在于簡化DMA控制邏輯,構(gòu)建即節(jié)約FPGA的邏輯資源又要達(dá)到數(shù)據(jù)的高效率傳輸,因此在DMA控制邏輯設(shè)計中用到了數(shù)據(jù)分割算法,這樣對大數(shù)據(jù)量的傳輸提供了一種更高效的方法;驅(qū)動程序設(shè)計中,結(jié)合Windows驅(qū)動程序的原理對WDF驅(qū)動框架與運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的分析,針對驅(qū)動中設(shè)備對象、主要函數(shù)和初始化等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討。在完成PXIe接口硬件板卡的調(diào)試后,把其插在NI公司開發(fā)的PXIe工控機(jī)中,然后安裝自己開發(fā)的PXIe板卡驅(qū)動程序,使用Xilinx ISE14.7綜合開發(fā)平臺中的Chipscope軟件對PXIe接口協(xié)議和DMA控制器的各個邏輯模塊進(jìn)行在線調(diào)試和驗(yàn)證。最終測試結(jié)果表明,上位機(jī)發(fā)起DMA讀速率達(dá)到了5.78Gb/s,DMA寫速率為13.3Gb/s,并且驅(qū)動程序可以穩(wěn)定的運(yùn)行在Window XP系統(tǒng)下,完全滿足實(shí)時頻譜分析儀系統(tǒng)的帶寬要求。
【關(guān)鍵詞】：實(shí)時頻譜分析儀系統(tǒng) PXI Express DMA WDF
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP336;TP334.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)13-14
• 1.2.1 國內(nèi)外實(shí)時信號頻譜分析儀的發(fā)展?fàn)顩r13
• 1.2.2 儀用總線的技術(shù)發(fā)展歷程13-14
• 1.3 本文的主要工作及研究內(nèi)容14-15
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 PXIe相關(guān)理論與技術(shù)17-24
• 2.1 PXIe體系結(jié)構(gòu)17-20
• 2.1.1 PCIe層次結(jié)構(gòu)17-19
• 2.1.2 PCIe系統(tǒng)拓?fù)?/span>19-20
• 2.2 PCIe總線事務(wù)技術(shù)20-22
• 2.2.1 PCIe總線事務(wù)20
• 2.2.2 事務(wù)層協(xié)議20-22
• 2.3 PXIe驅(qū)動編程關(guān)鍵技術(shù)22-23
• 2.3.1 中斷處理技術(shù)23
• 2.3.2 DMA傳輸技術(shù)23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 PXIe總線接口總體方案設(shè)計24-34
• 3.1 總體方案設(shè)計24-26
• 3.1.1 總體功能要求與技術(shù)指標(biāo)24-25
• 3.1.2 總體方案25-26
• 3.2 PXIe接口硬件電路方案設(shè)計26-27
• 3.3 PXIe接口邏輯方案設(shè)計27-33
• 3.3.1 DMA控制器邏輯28-31
• 3.3.2 PXI Express接口邏輯31-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第四章 基于FPGA的PXIe總線接口的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)34-55
• 4.1 PXIe硬件電路設(shè)計與實(shí)現(xiàn)34-39
• 4.1.1 PXIe硬件接口詳細(xì)設(shè)計34-36
• 4.1.2 PXIe硬件接口電路實(shí)現(xiàn)36-39
• 4.2 PXIe接口邏輯設(shè)計與實(shí)現(xiàn)39-54
• 4.2.1 PXIe接口邏輯詳細(xì)設(shè)計39-41
• 4.2.2 DMA控制器實(shí)現(xiàn)41-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第五章 基于WDF驅(qū)動程序設(shè)計與實(shí)現(xiàn)55-66
• 5.1 WDF驅(qū)動程序設(shè)計55-59
• 5.1.1 Windows驅(qū)動程序框架55-56
• 5.1.2 WDF驅(qū)動程序基本架構(gòu)56-57
• 5.1.3 設(shè)備對象及其層次57-58
• 5.1.4 Driver Entry和Evt Driver Device Add例程58-59
• 5.2 WDF驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)59-63
• 5.2.1 驅(qū)動開發(fā)平臺的搭建59-61
• 5.2.2 PXIe接口驅(qū)動程序入口函數(shù)61-62
• 5.2.3 PXIe驅(qū)動程序及其設(shè)備的初始化62-63
• 5.3 DMA編程實(shí)現(xiàn)63-65
• 5.3.1 驅(qū)動程序中DMA實(shí)現(xiàn)方法63-64
• 5.3.2 DMA編程時對緩沖區(qū)的使用64
• 5.3.3 中斷處理64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 PXIe總線測試驗(yàn)證與結(jié)果分析66-76
• 6.1 測試平臺搭建和測試方案66-68
• 6.2 驅(qū)動程序的調(diào)試與安裝68-69
• 6.3 實(shí)時頻譜分析儀系統(tǒng)中PXIe總線接口通信測試69-74
• 6.3.1 基于PIO方式的測試69-72
• 6.3.2 DMA功能測試72-74
• 6.4 DMA傳輸性能測試74-75
• 6.5 本章小結(jié)75-76
• 第七章 總結(jié)與展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-81

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：577662