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基于PXI总线的高速数据采集模块的研制开发

作 者: 梅敏鹏
导 师: 张重雄; 刘健
学 校: 南京理工大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: PXI总线 数据采集 ZBT SRAM DDS
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 8次
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内容摘要


本文在研究PXI总线规范的基础上,研究并开发出基于PXI总线的高速数据采集模块。基于PXI总线的测试系统以其开放的体系结构、低廉的成本、优异的便携性等特点,正被应用到越来越多测试任务中。数据采集和控制模块是组建PXI自动测试系统的一种应用广泛的模块,对它的研究具有重要的实际意义。在雷达信号处理、数据处理和虚拟仪器等领域中,数据采集控制都得到了广泛的应用。本文概要地介绍了PXI总线的发展和体系结构,还简单介绍了数据采集和控制的发展状况。在模块的设计中,经过方案对比采用了PCI9030接口芯片加上FPGA芯片XC2VP207FF896的PXI总线接口硬件设计;利用FPGA和三片CYPRESS公司的静态存储器CY7C1474V25实现数据采集、控制等功能;一片作为激励输出,一片用于采集响应数据,一片用于配置和控制,在某个时钟周期内将任一通道配置成输入/输出。模块中利用FPGA芯片XC2VP20实现对上述ZBT RAM进行控制。实现了48路I/O数据通道并可逐位控制,每通道数据采样率可到50M/s;实现了PXI的触发电路和整个模块的控制逻辑。此外,利用直接数字频率合成器(DDS)产生频率可变时钟,使模块能以灵活多变的数据速率执行测试任务。在软件部分,本文研究了PXI总线设备驱动程序和软面板的设计方法。利用选用的NI公司的Labwindows/CVI环境和VISA库,完成了高速数据采集模块底层驱动、功能函数和软面板的编制。经测试表明,该数据采集模块具有高速数据采集和存储功能,PXI接口有良好的数据传输能力,能满足高速信号传输的要求,本模块各项技术指标均满足设计要求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-14
  1.1 自动测试系统与总线技术发展概况  9-11
  1.2 国内外现状及发展概况  11-12
  1.3 研究背景及意义  12-13
  1.4 本文的主要内容及论文的结构  13-14
2 方案设计与论证  14-21
  2.1 方案设计  14-20
    2.1.1 功能模块的设计方案  14-15
    2.1.2 PXI总线接口方案选择  15-16
    2.1.3 FPGA器件选择  16-17
    2.1.4 SRAM的选择  17
    2.1.5 高速串行总线设计  17-18
    2.1.6 端口驱动设计  18
    2.1.7 同步功能设计  18
    2.1.8 PXI总线技术指标及要求  18-19
    2.1.9 高速数据采集模块技术指标及要求  19
    2.1.10 软件设计  19-20
  2.2 本章小结  20-21
3 硬件电路设计  21-38
  3.1 PXI接口电路设计  21-35
    3.1.1 PXI总线简介及特点  21-22
    3.1.2 PXI接口电路的实现  22-24
    3.1.3 EEPROM的配置  24-25
    3.1.4 DDS时钟电路的设计  25-27
    3.1.5 ZBT SRAM的控制与实现  27-28
    3.1.6 FPGA内电路设计  28-35
  3.2 高速数据采集模块PCB的设计  35-37
    3.2.1 PXI接口部分的PCB设计  35
    3.2.2 高速电路的PCB设计  35-37
  3.3 本章小结  37-38
4 软件设计  38-49
  4.1 软件组成  38-41
    4.1.1 LabWindows/CVI介绍  39-40
    4.1.2 VPP仪器的驱动简述  40-41
  4.2 底层驱动的实现  41-45
    4.2.1 INF文件生成  42-43
    4.2.2 驱动程序的编写  43-44
    4.2.3 功能函数的实现  44-45
  4.3 软面板的设计  45-48
  4.4 本章小结  48-49
5 系统调试与验证  49-53
  5.1 硬件调试与验证  49-51
  5.2 遇到的问题及解决办法  51-52
  5.3 本章小结  52-53
6 结论  53-54
7 附录  54-56
致谢  56-57
参考文献  57-60
攻读学位期间获奖和发表论文情况  60

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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