基于pci总线的高速数据采集卡的研制

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1、西北工业大学硕士学位论文基于PCI总线的高速数据采集卡的研制姓名：张雷杰申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：刘慧英20040301西北工业大学硕士论文摘要摘要数据采集是测试系统的关键环节，提高数据采集系统的性能对于提高整个测试系统的性能有着重要意义。数据采集系统追求的最主要目标有两个:一是精度，二是速度。本次设计的带光电隔离的高速PCI数据采集卡就是从这两方面考虑的:一是可以充分利用PCI总线高速传输，解决了数据传输中的速度瓶颈问题:二是电路板上带光电隔离可以提高整个系统的电气隔离特性，进而提高整个系统的Al量精度。论文中讨论了PCI总线的基本结构和特点，对PCI总线接口电路

2、的实现方法进行了详细的论述。在分析比较几种典型的PCI总线接口电路的实现方法的基础上，提出了以PC工总线接口芯片QL5032为核心的高速数据采集卡的结构并予以实现。QL5032是一种PFGA器件，内部含有固化好的PCI控制器，它将PCI控制器和CPLD结合起来，使得开发成本降低。本论文主要从硬件方面对基于PCI总线的带电隔离数据采集卡进行了研究，并完成了实物设计调试。系统的硬件部分是由高速光电隔离电路，双端口FIFO存储缓冲电路，PCI总线接口电路QL5032及逻辑控制电路等组成。论文中介绍了系统的整体设计，详细介绍了各个模块的功能和实现，重点介绍了PCI总线接口芯片QL5032的结构和程序

3、设计。程序设计包括主程序和测试程序设计。详细介绍了主程序中的PC工32模块、DMA控制器模块、FIFO模块、配置空间模块、外部FIFO控制模块的功能和实现。同时，还介绍了基于VerilogHDL语言的FPGA的开发流程和高速PCB设计的基本原则。关键词:数据采集;PCI总线;QL5032,FIFO;DMA;A/D转换;高速PCB;西北工业大学硕十论文ABSTRAC丁ABSTRACTDataacquisitionisthekeypartofatestingsystem.Improvingtheperformanceofthedataacquisitionsystemisimportantfor

4、improvingthatofthewholetestingsystem.Therearetwogoalspursuedindataacquisition:thefirstisprecision;thesecondisspeed.Thisdesignforhigh-speeddataacquisitioncardwithoptical-electricalisolationonPCIbusconsidersfromthesetworespects:First,cansolvethespeedbottleneckproblemindatatransmissionbyfullyutilizing

5、high-speedtransmissionrateofPCIbus;Second,canraisetheelectricisolationcharacteristicsofthewholesystembyaddingoptical-electricalisolationcircuitonthecircuitboard,andthenraisetheprecisionofmeasurementofthewholesystem.ThebasicstructureandcharacteristicsofPCIbus,andespecially,themethodofimplementationo

6、fPCIbusinterfacecircuit,arediscussedatlengthinthepaper.BasedontheanalysisofseveraltypicalmeansofPCIinterfacecircuit,thesystemicarchitectureofhigh-speeddataacquisitioncardtakingQL5032asthecoreonPCIbusisgivenandrealized.QL5032,akindofPFGAdevice,includesPCIcontrollersolidifiedinitalsocombinesthiscontr

7、ollerandCPLDtogether,andthusreducesthedevelopingcost.Inthiswork,theauthornotonlystudiedadataacquisitioncardbasedonPCIbus,butalsofinishedthehardwaredesignanddebug.Thehardwareofthesystemiscomposedofahigh-spee