pci总线视野之高速数值收集模块软件构设

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1、PCI总线视野之高速数值收集模块软件构设第一章绪论1.1数据采集理论概述数据采集部分通过数模转换、数据缓存等技术将以模拟电量形式存在的被测信号通过采样转换成数字电量存放到存储器中，该部分通常由模数转换器以及高速度大容量的存储器组成；数据分析处理部分在接收到数据采集部分采样来的数据之后进行数据的分析和处理，如解析有效数据、剔除冗余数据、减小测量误差、平滑数据曲线等，获得最接近实际情况的结果，该部分通常由DSP、FPGA或者计算机的CPU完成；显示部分主要是用来形象的显示采集到的数据或者直观的展示对数据分析处理后得到的结论等，比较常见的显示手段有计算机屏幕显示，打印

2、机打印等。在高速的数据采集中，A/D转换器的采样频率很高，较短时间内采集到的数据量非常大，本地FPGA等没有足够的空间和时间来对数据进行处理。因此，在本文设计的基于PCI高速数据采集模块中，我们将数据采集与计算机技术相结合，采用模块化的硬件、用户自定义的软件和作为用户操控中心的计算机来进行数据的采集的。1.2研究背景和意义在计算机虚拟仪器等数字产品技术日益成熟的今天，数据采集技术也得到了非常广泛的关注和十分普遍的应用，在射频、通讯、航天、测控等许多领域中占有非常重要的位置。高科技领域对精度和速度的控制日益精确，数据采集作为一种反馈及控制手段，面临着越来越严厉的挑

3、战。数据采集系统的性能由系统的软件性能与硬件性能共同决定。硬件性能主要由A/D采集芯片性能和数据的存储与传输速度决定[3]。随着大规模电路集成工艺和微电子技术的发展，多种A/D芯片的转换频率可高达GHz且在采样率较低时有效位数可达16位以上，市场广泛应用的DDR2SDRAM可以满足绝大部分的数据缓存需求，当前普遍采用的PCI总线最大传输速率可达133MB/s，而光纤更可提供高达10GB/s的传输带宽。技术的进步使硬件条件不再是高速数据采集系统的性能瓶颈，与此同时，提高系统软件性能的重要性日益凸显。本文所设计的高速数据采集模块通过PCI总线使用中断结合DMA方式将

4、模块采集到的大批量数据快速高效的传输至计算机，采用动态链接库技术封装模块功能，并通过集成化的Lab等高速大容量存储器来保存采集到的数据。第三章高速数据采集模块设备驱动程序设计....113.1设备驱动程序设计分析......113.1.1驱动程序的运行环境....113.1.2驱动开发模型及工具选择........113.1.3驱动特性及主要例程....133.1.4PCI9054使用分析........153.2设备驱动程序设计........163.3本章小结......27第四章高速数据采集模块仪器驱动程序设计....294.1需求分析......294.

5、2仪器驱动程序的通信设计........304.2.1从应用程序到驱动程序的通信.....304.2.2从驱动程序到应用程序的通信.....344.3仪器驱动程序的功能实现........364.3.1设备管理.....374.3.2数据采集.....404.3.3数据传输.....424.4本章小结......44第五章高速数据采集模块人机界面程序设计....455.1人机界面需求分析........455.2人机界面软件设计........465.3本章小结......52第六章高速数据采集模块软件的调试及功能验证6.1软件的安装高速数据采集模块的软硬件设计

6、基本成型并且分别进行自身分析和错误检查后，就应当按照设计要求将模块的软件和硬件组合起来进行联合调试，以验证模块是否可以完成设计要求，稳定正常工作。本章简明的叙述了高速数据采集模块的软件在与模块硬件关联情况下的基本功能测试，联调时遇到的问题，以及分析问题后得到的解决方法。为了对数据采集模块软件在与硬件关联时的功能进行调试，需要将硬件正确连接到上位机，并且正确安装软件模块。设备驱动运行在Windo模型设备驱动，以动态链接库形式开发模块的仪器驱动程序，用CVI集成环境开发人机交互界面，其中，通过对比分析各系统环境的特点选择了Windo驱动模型的结构及主要例程，介绍了C

7、VI开发环境。详细的说明了设备驱动程序，仪器驱动程序及人机界面的开发过程，对模块的功能进行了逐一分析，并给出了程序代码的关键部分实现。