基于PCI总线的多路数据采集系统设计

摘要

随着计算机技术的发展，数字设备应用越来越广泛。然而外部世界的信息大都是连续变化的模拟量。将外部模拟量采样，并转换成计算机能处理的数字量这一过程就是数据采集。数据采集系统就是用于数据采集的成套设备，已经广泛的应用于工业生产、测试的各领域。
　　 本文采用PCI IP核来实现PCI总线接口，设计实现了一款基于PCI总线的16路数据采集系统。本文首先比较了各种PCI总线接口实现方案，选择了采用PCI IP核实现PCI总线接口方案，并分析论证了该方案。随后分析设计了系统的硬件设计方案。系统采用FPGA作为系统的控制芯片，负责完成系统的控制逻辑和IP核的实现，采用AD974作为模数转换芯片，采用双SRAM和乒乓操作完成数据缓冲，最后通过DMA配合中断方式将数据传输至计算机。最后本文介绍了本系统驱动程序和应用程序的设计和实现。
　　 本文设计的多路数据采集系统，实现了对16路输入任意组合的采集，易于升级，可以应用于各种工业产品的测试。

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声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2本课题研究现状

1.3论文的主要工作

第二章PCI总线协议知识

2.1 PCI总线的发展

2.2 PCI总线信号定义

2.3 PCI总线操作

2.3.1总线命令

2.3.2总线操作时序

2.4 PCI总线电气规范

第三章PCI总线接口方案选择和实现

3.1 PCI接口电路

3.1.1专用芯片方案

3.1.2 IP核方案

3.2 IP核方案简介

3.2.1 IP核

3.2.2 Altera IP核

3.2.3 Altera PCI IP核

3.3 pci_mt32 IP核

3.3.1 pci_mt32信号定义

3.3.2 pci_mt32操作时序

3.3.3 pci_mt32定制生成

第四章系统硬件设计

4.1硬件总体方案

4.2信号处理、采集电路

4.2.1前置放大器电路

4.2.2低通滤波电路

4.2.3模数转换电路

4.3数据缓存电路

4.3.1存储器

4.3.2乒乓操作

4.4 FPGA设计

4.4.1 FPGA选型及配置电路

4.4.2 FPGA逻辑总体设计

4.4.3本地接口逻辑

4.4.4采集控制逻辑

4.4.5存储控制逻辑

4.4.6传输控制逻辑

4.5印制电路板设计

第五章系统软件设计

5.1驱动程序设计

5.1.1 WDM驱动程序模型

5.1.2驱动程序层次结构

5.1.3驱动程序开发

5.2应用程序设计

5.2.1 LabWindows／CVI简介

5.2.2用户界面设计

5.2.2回调函数设计

第六章总结与展望

致谢

参考文献

研究成果