基于pci-e总线信号发生器硬件设计

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1、基于PCI—E总线的信号发生器硬件设计摘要随着水声定位系统向高精度、高可靠性、高数据更新率发展，对测试设备的要求日益提高，传统信号发生器已难以满足其对多通道、实时性、复杂波形的需求。因此需要研制高性能、一体化、通用化的信号发生器，以便于在实验室条件下对水声定位系统进行调试、性能检验和维护。本论文在比较了几种流行总线技术优缺点的基础上，采用了目前性能最好的内部总线PCI．E总线实现高速数据传输。系统硬件采用PCI．E总线桥+FPGA结构，在该结构中，PCI．E总线桥用于连接高速PCI．E总线与本地总线，担任DMA数据传输控制器。FPGA作为本地总线控制器，实现本地总线接口管理、数据缓存、

2、DA控制以及中断管理等功能。为了完整实现信号发生器的各项功能，开发了计算机控制程序，通过人机交互界面设置信号参数以及控制信号的发送。本论文详细介绍了信号发生器各部分硬件电路结构以及器件选型，并结合各部分模块接口图和仿真时序图，阐述了软件设计思想和实现方法。最后利用多种测试手段，测试了信号发生器的性能指标，该信号发生器达到了设计要求，已用于某被动式水声定位系统的实验室调试，此外还可应用于其它水声定位系统的实验室测试测量。关键词：PCI．E总线；FPGA；信号发生器：水声定位系统哈尔滨1=程大学硕士学位论文ABSTRACTWimthedevelopmentoftheacousticposi

3、tioningtechniquetobeofhighaccuracy．highreliabilityandhighdata-updaterate，therequirementforthetestingequipmentsisincreasing．Thetraditionalsignalgeneratorscanhardlymeettheneedsofmulti．channels，real．timeandcomplexwaveforms．Therefore，itisnecessarytodevelopsignalgeneratorswithhi【ghperformance，integra

4、tiveanduniversalinordertotestandexaminetheacousticpositioningsysteminthelaboratoryenvironment．Onthebasisofcomparisonbetweentheadvantagesanddisadvantagesofseveralpopularbustechniques，thePCI-Ebuswhichiswiththehighestperformanceisadoptedtorealizehigh—speeddatatransmission．Thehardwareofthesystemutil

5、izesPCI-EbusbridgecombinedwithFPGAstructure．whichis嬲theDMAdatatransfercontroller．ThePCI—Ebusbridgeisusedtoconnecthigh·speedPCI-Ebusandthelocalone．FPGA，嬲alocalbuscontroller，isusedtoachievethefunctionsoflocalbusinterfacemanagement，datacaching，DAcontroller,interruptionmanagementandSOon．Tofullyreali

6、zethefunctionsofsignalgenerator，computercontrolprogramisdevelopedtocontrolsignalsendingthroughthedataaccessinteractiveinterfacetosetsignalparameters．Thevariouspartsofthehardwarecircuitstructuresofsignalgeneratoranddeviceselectionsareintroduced，combinedwiththepartsofthemoduleinterfacediagramandsi

7、mulationtimingparagraphtoexplainthesoftwaredesignandimplementation．Finally，avarietyoftestingmethodsareusedtovalidatetheperformanceindexofthesignalgenerator．ThesignalgeneratorCanmeetthedesignrequirements，SOithaSbeenusedinapas