pxiexpress总线接口dma控制器及驱动设计与实现

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1、■全击种成＊葦ＵＮ１Ｖ巨ＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ．＇，＇＇，论文题目ＰＸＩＥｘｐｒｅｓｓ总、线接口ＤＭＡ按制器及驱动设计与实现专业学位类别工程硕壬学号２０１３２２１９０３８３作者姓名杨成威？指导教师阁啸副教授分类与密级化ＬＪＤＣ＾学位论文＾‘ＰＸＩ巨ｘｐｒｅｓｓ说线接ＭＤＭ

2、Ａ控制器及驱劝设１１；；实现（题名和副题名）杨成威（作者姓名）指导教师阁啸Ｉ却Ｊ教授电Ｔ－科技火学成祁（姓名、职称、单位名称）‘专业学位类别１中诘学位皴别麵ｔ＿Ｌ：ｆ±工程领域名勒电子通倍工程＾提交论文Ｈ期立台乐论文答辩Ｈ湖曰如白丢目｜白学位授予单位和日期电子科技大学２０Ｊ占年６月咎辩委巧会主席评阅人。１ＵＤＣ注：注明《巧际十进分类法》的类巧独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究＿：ｒ作及取得的研巧成果。据我所知，除了文中特

3、别加Ｗ标注和致谢的地义夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为电子的学位或证用过的。获得科技大学或其它教育机构书而使材料与一工作志对ｉ在论文我岡的同本的任何贡献均Ｌ中作确的研究所做／明衷小－谢意。说明并口：曰：年月作者签名期円）愈＾據故义＾论义使用授权本学位论义作者完全了解子科技大学有关保、用电留使学位论义，的规定有权保留并向國家有关部口或化构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查。阅和借阅本人授权电子科技大学可将学位论文的全，可、缩部或部分内容编入有关数据库进行检索Ｗ采用影印印或巧描

4、等、汇编学位论文。复制手段保存（）保密的学位论文在解密后应遵守此规定签，名：：作者签导师名＞知献嗦巧轉日：／日期２０台年扣＾TheDesignandImplementationofPXIExpressBusInterfacetoTheDMAControllerandDriverAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:ChengweiYangAdvisor

5、:XiaoYanSchool:SchoolofAeronautics&Astronautics摘要摘要当前无线通信信号的组成愈加复杂，它有着带宽高、功率低、传输率高等特点，因此对其进行实时测试的难度越来越大。基于传统的PXI总线架构的实时频谱分析技术并不能满足宽频带条件下对高数据量的处理需求，传统的并行总线系统平台已经不能满足如今对信息实时性处理的要求，如何把具有高吞吐量的数据总线和高速数据传输机制应用在测试测量领域内，有着重要的现实意义。本文是在教研室研发的基于PXI总线的实时频谱分析仪的基础上，引入了基于PXIe总线的实时频谱分析仪设计。本论

6、文主要实现基于PXIe总线的DMA控制器设计及其驱动程序的开发，实现过程中主要包括三部分，分别是PXIe连接器的硬件电路设计、在FPGA中实现PXIe总线协议和DMA控制器逻辑电路设计、根据设计好的硬件板卡进行基于WDF框架的驱动程序设计。具体来说，硬件电路设计中对PXIe硬件规范和传输协议进行了深入研究，设计了以Xilinx公司Kintex7160t型号的FPGA为主体器件的PXIe高速接口硬件电路；逻辑设计中，为了实现数据的高速传输，引入了DMA数据传输机制，即在FPGA中实现DMA控制器的设计，包括寄存器管理和内存管理机制，重点在于简化DM

7、A控制逻辑，构建即节约FPGA的逻辑资源又要达到数据的高效率传输，因此在DMA控制逻辑设计中用到了数据分割算法，这样对大数据量的传输提供了一种更高效的方法；驱动程序设计中，结合Windows驱动程序的原理对WDF驱动框架与运行机制进行了详细的分析，针对驱动中设备对象、主要函数和初始化等关键技术进行了探讨。在完成PXIe接口硬件板卡的调试后，把其插在NI公司开发的PXIe工控机中，然后安装自己开发的PXIe板卡驱动程序，使用XilinxISE14.7综合开发平台中的Chipscope软件对PXIe接口协议和DMA控制器的各个逻辑模块进行在线调试和验

8、证。最终测试结果表明，上位机发起DMA读速率达到了5.78Gb/s，DMA写速率为13.3Gb/s，并且驱动程序可以稳定的运行在Wind