【摘要】：信號回放模塊可將實際采樣或模擬仿真得到的數(shù)據(jù)進行回放產(chǎn)生,用于模擬并重現(xiàn)一些真實的外場場景,以滿足軍事、航空、通信等領(lǐng)域科研和應(yīng)用的特定需求。隨著采樣頻率、數(shù)據(jù)存儲深度的不斷提高,對信號回放模塊的回放速率、數(shù)據(jù)存儲容量和持續(xù)回放時間的要求也越來越高。因此,研究具有高速、連續(xù)、長時間回放能力的信號回放模塊是目前的急需。本論文對高速信號回放模塊的控制軟件進行研究,無需獨立存儲設(shè)備進行數(shù)據(jù)緩存,通過控制軟件對數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的有效控制,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)流高速、穩(wěn)定、連續(xù)的下發(fā)到硬件回放板卡。本論文的主要內(nèi)容如下:1、需求分析與高速信號回放模塊總體方案設(shè)計。首先,分析了本課題高速信號回放模塊單通道最高回放率100MSPS、垂直分辨率16bit、可四通道回放的指標需求,得到了穩(wěn)定數(shù)據(jù)流下發(fā)速率需大于800MB/s。接著,對比了高速總線通信接口模塊與海量數(shù)據(jù)存儲模塊常見技術(shù)方案,選取了PCIe高速總線作為數(shù)據(jù)傳輸接口,提出了無需獨立存儲設(shè)備進行數(shù)據(jù)緩存的技術(shù)方案。最后,提出了高速信號回放模塊硬件和控制軟件總體設(shè)計方案。2、總線和設(shè)備驅(qū)動模塊設(shè)計與實現(xiàn)。該模塊主要用于驅(qū)動PCIe總線和相應(yīng)硬件回放板卡。首先,分析了Linux設(shè)備驅(qū)動模型與PCIe設(shè)備配置空間,實現(xiàn)了PCIe總線下Linux字符設(shè)備驅(qū)動程序。接著,設(shè)計了DMA模塊基于描述符的傳輸模式,在數(shù)據(jù)傳輸過程中釋放CPU,保證了數(shù)據(jù)傳輸速率。最后,采用了實時操作系統(tǒng)Xenomai與RTDM驅(qū)動模塊,利用中斷管道機制提高了模塊對中斷信號的響應(yīng)速度,確保了數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的時限要求。3、數(shù)據(jù)傳輸控制模塊設(shè)計與實現(xiàn)。該模塊主要用于控制和協(xié)調(diào)海量數(shù)據(jù)從上位機存儲模塊高速讀取并下發(fā)到硬件回放板卡。首先,設(shè)計了RAID-0模式SSD陣列用于存儲海量數(shù)據(jù),其高速順序讀取性能為后級提供了充足的數(shù)據(jù)吞吐量。其次,采用了文件映射方式讀取數(shù)據(jù),可減少數(shù)據(jù)不必要的拷貝過程,可提升對數(shù)據(jù)文件的讀取效率。接著,采用了多線程技術(shù)和消息隊列技術(shù),實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)傳輸線程和數(shù)據(jù)讀取線程的高效控制與調(diào)度。最后,設(shè)計了模塊間數(shù)據(jù)與消息通信機制,保證了數(shù)據(jù)傳輸過程中各個模塊間的高效交互。4、選用測試工具和測試方法搭建測試平臺,對高速信號回放模塊的控制軟件進行了測試與驗證。測試了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性、穩(wěn)定性以及傳輸速率,驗證了控制軟件支持海量數(shù)據(jù)高速、可持續(xù)、長時間回放的功能。經(jīng)過測試與驗證,本論文設(shè)計的高速可持續(xù)信號回放模塊控制軟件,可以有效的控制從上位機SSD陣列讀取的海量數(shù)據(jù)通過PCIe總線接口高速、穩(wěn)定、連續(xù)地傳輸?shù)接布胤虐蹇?并支持DAC模塊以800MB/s的速率對海量數(shù)據(jù)進行長時間、可持續(xù)回放。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP273;TP311.52

【參考文獻】

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本文編號：2794516