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基于PCI总线的多通道高速数据采集系统的设计与实现

作　者: 李震
导　师: 史林
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 多通道 数据采集 PCI总线 WDM驱动
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 341次
引　用: 5次
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内容摘要


随着大规模集成电路和计算机技术的飞速发展,数字信号处理技术应用越来越广泛。在信号与信息处理系统中,数据采集系统是不可或缺的组成部分。而现实生活中存在的物理信号大都是模拟信号,因此,将模拟信号转化成数字信号是进行数字信号处理和分析的前提。同时,数字信号处理对实时性的要求也越来越高,这便需要高速的数据采集系统来提取信息,对数据采集系统的数据传输速率提出了更高的要求。本文主要设计某型号定向机的数据采集板硬件和驱动软件。设计出基于PCI总线的多通道数据采集系统。该系统具有五路通道、每路通道具有最高可达40MHz的采集速率、12位采样精度的连续采集能力以及108KB的存储深度。论文给出了数据采集系统的整体方案,并分别讨论了数据采集卡的模数转换模块、存储模块、逻辑控制模块、PCI接口模块等,包括它们的芯片选择、实现方法和注意事项等。介绍了PCI总线及PCI总线专用接口芯片PCI9054,对WDM模型驱动程序的设计及实现进行了深入研究。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-9
  1.1 研究背景及意义  7
  1.2 高速数据采集的特点和发展趋势  7-8
  1.3 论文的内容及组织安排  8-9
第二章 PCI 总线及PCI9054 简介  9-25
  2.1 PCI 总线  9-16
    2.1.1 PCI 总线系统结构  9-10
    2.1.2 PCI 总线的主要性能  10-11
    2.1.3 PCI 总线引脚  11-13
    2.1.4 PCI 总线的传输协议  13-14
    2.1.5 PCI 总线配置寄存器  14-16
  2.2 PCI 接口芯片—PCI9054  16-25
    2.2.1 PCI9054 重要特性  16-17
    2.2.2 PCI9054 本地总线工作模式  17
    2.2.3 PCI9054 数据传输模式  17-21
      2.2.3.1 DMA 数据传输  18-20
      2.2.3.2 DMA 传输方式的实现  20-21
    2.2.4 PCI9054 的初始化和上电配置  21-22
    2.2.5 PCI9054Local 引脚信号  22-25
第三章 WDM 驱动  25-47
  3.1 驱动程序简介及模型  25-26
    3.1.1 WDM 驱动程序模型  25-26
    3.1.2 设备和驱动程序的层次结构  26
  3.2 驱动程序的特点  26-28
  3.3 WDM 驱动程序中主要例程  28-31
  3.4 驱动程序初始化流程  31-32
  3.5 操作系统与驱动的交互过程  32-33
  3.6 IRP 介绍  33-35
    3.6.1 IRP 的总体结构  33
    3.6.2 驱动程序栈与I/O 堆栈之间的关系  33-34
    3.6.3 IRP 处理的标准流程  34-35
  3.7 中断处理过程  35-37
  3.8 即插即用管理  37-39
    3.8.1 PnP 请求在WDM 中应用  37-38
    3.8.2 设备启动过程  38-39
  3.9 驱动程序的同步问题  39-41
    3.9.1 单核同步问题  39-40
      3.9.1.1 中断优先级  39-40
      3.9.1.2 中断优先级与线程优先级  40
      3.9.1.3 中断优先级和分页  40
      3.9.1.4 基本同步规则  40
    3.9.2 自旋锁  40-41
      3.9.2.1 自旋锁的特点  40-41
      3.9.2.2 使用自旋锁时的注意事项  41
  3.10 驱动程序和应用程序的相互交互  41-44
    3.10.1 驱动程序和应用程序的交互  41-43
    3.10.2 应用程序与驱动程序的交互  43-44
  3.11 驱动调试过程中出现的问题及解决方案  44-45
  3.12 开发工具简介  45-47
第四章 硬件设计  47-58
  4.1 系统结构  47-48
  4.2 ADC 电路设计  48-49
  4.3 接口方案的选择  49-51
  4.4 数据存储方案的选择  51-53
  4.5 控制核心的确定  53-56
  4.6 测试结果  56
  4.7 高速数据采集系统误差校正  56-57
  4.8 硬件电路设计中的注意事项  57-58
结束语  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-62
作者在读期间的研究成果  62-63
附件A 多通道高速数据采集系统硬件PCB  63-64
附件B 多通道高速数据采集系统实物图  64-65

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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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