基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì).pdf

1、隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)滲透到各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。但是自然界中大多數(shù)物理信號(hào)卻是模擬信號(hào)，因此，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)是進(jìn)行信號(hào)處理和分析的首要前提。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即是完成將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)的任務(wù)。 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是基于ISA總線設(shè)計(jì)的，由于ISA總線帶寬的限制，無法滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆６鳳CI局部總線的引入，打破了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i，它以其優(yōu)異的性能成為微機(jī)總線的主流。基于PCI總線

2、的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是高速數(shù)據(jù)采集的發(fā)展方向。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集卡一般使用SRAM或SDRAM作為數(shù)據(jù)緩存，SRAM容量小，價(jià)格昂貴，SDRAM價(jià)格便宜，但數(shù)據(jù)傳輸帶寬有限，本文采用DDRSDRAM作為緩存，存取速率高，存儲(chǔ)容量大，且價(jià)格便宜。 本文從硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)兩個(gè)方面對(duì)基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行了研究。論文中首先討論了DDRSDRAM的特性，DDR控制器的基本結(jié)構(gòu)和時(shí)序，以及PCI總線的基本結(jié)構(gòu)和時(shí)序，并介紹了FPGA

3、的基本原理和開發(fā)過程。然后對(duì)基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡的各模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，包括AD轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)，DDR控制器設(shè)計(jì)和PCI總線控制器模塊設(shè)計(jì)。文中采用FPGA實(shí)現(xiàn)了DDR控制器功能和PCI總線控制器功能。外加DDR存儲(chǔ)器作為高速緩存是提高數(shù)據(jù)采集卡采樣速率的一個(gè)重要措施，AD轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)通過DDR控制器存入DDRSDRAM，DDRSDRAM中的數(shù)據(jù)再通過PCI總線傳給上位機(jī)處理，完成了對(duì)信號(hào)的采樣、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸功能。論文給