PXI Express总线高速AD模块研制

摘要

高速数据采集技术广泛应用于通信、雷达、测试等领域,与传感器技术、信号处理技术和计算机技术一起构成了现代检测技术的基础。随着数据采集速率的快速提高,对数据传输速率提出了更高的要求。PXIExpress总线作为第三代计算机I/O总线PCIExpress在仪器领域的扩展,能够为测试仪器提供灵活的通讯带宽配置。
　　本文根据数据采集模块技术指标做了一个详细的需求分析,制定了硬件设计的总体方案。在此基础上,研制了一种基于PXIExpress总线的高速AD模块。该模块采用带有PCIExpressIP硬核的FPGA芯片进行PXIExpress接口的设计。在前端的信号调理电路设计中,实现了对信号的衰减放大、AC/DC耦合、阻抗变换等功能。为了满足高速数据采集对大容量缓存的需求,采用板载DDR2内存条进行存储器电路的设计,使得缓存深度达到1GB。在FPGA控制器电路的设计中,采用CadenceFSP工具对引脚分配进行优化,减少了引脚间的交叉情况。
　　为了使逻辑的层次清晰且易于维护升级,设计中采用了基于Qsys的逻辑设计流程。采用IP核进行各部分逻辑设计,提高了逻辑的可重用性。为了减小采样数据的占用体积,加快数据传输的效率,设计了一个数据压缩IP核对采样数据进行压缩。在软件设计中,利用VISA编程接口设计了符合VPP规范的驱动程序,利用LabWindowsCVI设计了上位机应用程序。
　　本文最后给出了模块的功能测试与性能分析。测试结果表明,PXIExpress总线高速AD模块的功能和各项技术指标符合设计要求。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外发展现状

1.3 主要研究内容

第2章 设计方案

2.1. 技术指标

2.2 需求分析

2.3 硬件总体方案

2.4 基于Cadence FSP的硬件电路开发流程

2.5 基于Qsys的逻辑开发流程

2.6 本章小结

第3章 硬件电路设计

3.1 主控制器选型

3.2 前端通道设计

3.3 DDR2存储器电路设计

3.4 PXI Express接口电路设计

3.5 FPGA控制器电路设计

3.6 本章小结

第4章 逻辑与软件设计

4.1 FPGA逻辑设计

4.2 软件设计

4.3 本章小结

第5章 模块硬件测试与性能测试分析

5.1 模块功能测试

5.2 模块动态指标测试

5.3 DMA上行数据速率测试

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢