【硕士论文】基于FPGA实现的PCI数据采集卡的研究.pdf

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1、华北工学院硕士学位论文基于FPGA实现的PCI数据采集卡的研究姓名：赵敏申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：任作新20020101华北工学院硕士学位论文摘要本文在分析PCI规范的基础上，开发出基于PCI总线的高速数据采集卡。用FPGA实现了33MHz、32位的PCI协议，并设计了用FPGA控制高速A／D转换器的电路，构成一个PCI数据采集系统，开发了系统的设备驱动程序。采用FPGA实现PCI协议和控制A／D转换器，使系统设计非常灵活、硬件成本低和可靠性高，具有很高的性价比。FPGA设计采用自上向下的设计方法，选用VHDL对电路进行描述，并在EDA工具下综合和仿真，使得较

2、为复杂的电路设计能在短期内完成。关键词：PCI；FPGA：A／D转换；数掘采集VHDL：翻k卜．i匈下；EDA兰i!三兰堕堡主兰垡堕奎AbstractBasedontheanalysisofPCISpecification，thispaperhasdevelopedaPCIhigh—speeddataacquirementsystem．Thepapernotonlyimplementsa33M，33bitPCIprotocolbutalsodesignshigh·speedA／DthecircuitbyusingFPGAcontrollingwhichcomposesadataacqu

3、irementsystem，anddevelopsdevicedrive；．SomeadvantagesofthemethodwhichimplementPCIbusandA／DcontrolcircuitusingFPGAlieinflexiblesystem，lowcost，highreliabilityandhighquality．ThisFPGAdesignintroducesthemethodwhichisfromtoptobutton，describesthedigitalcircuitusingVHDL，synthesizesandemulatesusingEDAtool

4、s．Sothatwecancompletecomplexdesigninshorttimebvusingthesemethods．KeywordsPCI；FPGA；A／D；DataAcquirement；VHDL；FromtoptoButton；EDA华北工学院硕士学位论文第一章绪论1．1系统总线技术的发展微处理器系统总线最初是IBMPC的ISA总线。最初的ISA总线只有8位宽，寻址空间为1M字节，到IBMAT推出时，在原始xT总线接插件上增加了另一种接插件，这就增加了8根附加数据线、4根附加地址线和更多的中断／D姒线。随后，IBM公司在1987年推出Ps／2计算机系列时，曾试图借助卅

5、croChannel总线夺回PC市场。MicroChannel是一条全新总线，改进了自动配置特性(无碗连接地址)，速度更快，丽且还提供了任选32位数据和地址支持。但是IBM公司要求制造厂家每销售出一台基于MicroChannel总线的机器{i}5要给mM公司付赞。这种销售策略使MicroChannel总线未能获得火吐『『『场份额。Compaq公司决定采川l!I卧术解决[13M公司的MicroChanne】总线解决的『-日样问题。EISA总线通过使川一种独特的插接件与1SA总线反向jk容，该插接件与[SA边缘插接件兼容。但山于EISA总线特别昂贵，EISA总线并没有受到特别的欢迎。E[S

6、A主要被用到需要多个网卡和多个磁盘控制器的服务器上，这就能够有效地使用总线控制特性和该总线的额外带宽。当4S6机器被广泛使刚的时候，就必；!；{为能提供快速觇频和磁盘性能的32他净制定。种标准。山fHSA价格昂贵，所以市场上出现了一种更摘咀的设计，即VESA局部总线。VESA局部总线基本上是486CPU总线到外部接插件的延长部分，这意味着所有VI!SA局部总线卡都是长卡。VESA局部总线有一个非常有限的目标(加速视频和硬盘)，所以其设计既简单又便宜。PCI是Intel公司1992年推出的，最初是在486系统上实现的，旨在与VESA．ud,线分享高端PC市场。随着Pentium处理器推入

7、主流PC市场，VESA丛本消失了，PCI取而代之，夺取了大部分Pc市场及相当一部分RISC工作站市场。1．2PCI的发展现状●陌『『：j．寸义乃周边吐缶JJ连(hf。iphL—t．1I(]t)1]li)oflelll．Interconnect)华北工学院硕士学位论文⋯是一种高带宽、即插即用的总线协议，它被用来满足当今高性能Pc和工作站以及它们的高带宽应用。传统的ISA总线已不能满足如视频系统、图形加速卡、高速网卡、数据采集和数据存储设各的需要，