基于PCI总线的数据采集卡的设计

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随着大规模集成电路和计算机技术的飞速发展,数字技术应用越来越广泛。但现实生活中存在的物理信号大都是模拟信号。因此,将模拟信号转化成数字信号是进行信号处理和分析的首要前提。本系统就是完成这样的任务,将采集到的模拟信号转化成计算机能识别的数字信号。 采集卡和上位主机是一般采用ISA总线接口连接方式传输数据信息,但由于ISA总线传输速率低。易造成瓶颈效应。而PCI总线独立于处理器,传输速度快等诸多的优点,已是PC机主板配置的主流。研究的主要任务是把ISA接口的采集卡改成PCI接口的采集卡;同时板卡上采用CPLD技术,取代一些元器件,精简了电路。 论文从PCI采集卡的系统的组成、原理上介绍了卡的硬、软件技术和设计经验。 硬件上,内容涵盖了高速PCI采集卡的硬件电路设计、CPLD技术。主要是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。重点了PCI总线的基本结构和特点,对PCI总线接口电路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PCI总线接口芯片PLX9052为核心的数据采集卡的结构并予以实现。同时还介绍了基于AHDL语言的CPLD开发流程和高速PCB设计的基本原则。 软件上,在WINDOWS操作系统中,对硬件设备的操作需要通过设备驱动程序进行。本文首先介绍了驱动程序开发方法和几种开发工具:DDK,VtoolsD,Windriver等,并讨论了PCI采集卡设备驱动程序DLL的设计思路和方法,给出了一些PCI设备驱动代码。 系统开发过程主要分以下几个步骤: 1.首先应用Protel99软件设计通信卡硬件原理图和PCB图,提供PCB图给生产厂制造; 2.根据ALTERA公司提供的原理图,制作下载电缆; 3.用CPLD技术实现卡上的部分功能,在MAX+PLUS下编译,仿真正确后下载到芯片中; 4.根据PCI9052用户手册来配置串行EEPROM。并用烧录器写入EEPROM中; 5.编写PCI采集卡的设备驱动程序DLL; 本论文已完成PCI接口数据采集卡的设计,并对它进行了调试,已能使用,通过测试表明其性能达到要求。
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