字?jǐn)?shù):25852,頁(yè)數(shù):57  電子機(jī)電論文編號(hào):JD410

目    錄

1 緒論 .................................................................. ..1
1. 1 研究意義...............................................................1
1. 2 系統(tǒng)總體方案 ..........................................................1
1. 2. 1 系統(tǒng)構(gòu)成............................................................1
1. 2. 2 主要功能 ...........................................................2
1. 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ..............................................................2
2 PCI總線與接口實(shí)現(xiàn) ........................................................3
2. 1 數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)的總線要求及選擇.....................................3
2. 2 PCI總線 ...............................................................3
2. 3 PCI總線特點(diǎn)............................................................4
2. 4 PCI總線信號(hào) ...........................................................4
2. 5 PCI總線操作............................................................6
2. 5. 1 PCI總線命令 ........................................................6
2. 5. 2 PCI總線的傳輸協(xié)議...................................................9
2. 6 PCI接口的實(shí)現(xiàn)的方法 ...................................................14
2. 7 本章小結(jié) ..............................................................14
3 數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)................................................15
3. 1 數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)模塊 ......................................................15
3. 2 模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)模塊 ......................................................16
3. 3 數(shù)據(jù)記錄模塊設(shè)計(jì).......................................................18
3. 4 PCI接口設(shè)計(jì)模塊 .......................................................18
3. 4. 1 PLX9054與PCIBUS接口 ................................................20
3. 4. 2 PLX9054與EEPROM接口 ................................................20
3. 4. 3 PLX9054與LOCALBUS接口...............................................21
3. 5 邏輯控制設(shè)計(jì)模塊 ......................................................23
3. 6 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)模塊.......................................................24
3. 7 實(shí)時(shí)處理設(shè)計(jì)模塊.......................................................24
3. 7. 2 TMS320VC5402時(shí)鐘、電源、復(fù)位設(shè)計(jì)....................................26
3. 8 電路板設(shè)計(jì).............................................................28
3. 9 本章小結(jié) ..............................................................29
4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ...................................................30
4. 1 軟件總體框架及流程 ....................................................30
4. 2 數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)的VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn).........................................31
4. 2. 1 VHDL語(yǔ)言簡(jiǎn)介 .......................................................31
4. 2. 2 VHDL語(yǔ)言的應(yīng)用 .....................................................31
4. 3 系統(tǒng)的性能測(cè)試.........................................................36
4. 4 本章小結(jié)...............................................................36
結(jié)論 .......................................................................37
致謝........................................................................38
參考文獻(xiàn)....................................................................39
附錄 英漢翻譯...............................................................41

摘   要

隨著電子科技和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣，而現(xiàn)實(shí)生活中存在的物理信號(hào)大都是模擬信號(hào)。因此，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)是進(jìn)行信號(hào)分析和處理的首要前提。該系統(tǒng)就是將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再將其進(jìn)行存儲(chǔ)記錄的。
本文分別介紹了該方案的硬件設(shè)計(jì)和軟件。確定了硬件的設(shè)計(jì)方案，包括芯片選型、電源設(shè)計(jì)、時(shí)鐘設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)容量及速度的選擇等。繪制硬件原理圖和PCB板，完成調(diào)試。然后，論文對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。同時(shí)介紹了數(shù)據(jù)記錄模塊的設(shè)計(jì)原理,組成及實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集;PCI; DSP;數(shù)據(jù)記錄

系統(tǒng)構(gòu)成
本文的設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩大部分。硬件又分為兩部分，一是多通道數(shù)據(jù)采集模塊，二是可擴(kuò)展的實(shí)時(shí)處理模塊。硬件第一部分主要包括模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、數(shù)據(jù)緩存部分、邏輯控制部分、總線接口部分和電源部分。硬件第二部分為DSP實(shí)時(shí)處理模塊。軟件部分包括系統(tǒng)邏輯控制程序、應(yīng)用程序和板卡驅(qū)動(dòng)程序等。目前實(shí)現(xiàn)PCI接口電路一般的有效方案分為兩種:使用可編程邏輯器件和使用專用總線接口器件。采用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)PCI接口比較靈活，可以利用的器件也比較多，但由于PCI總線協(xié)議的復(fù)雜性，其接口的實(shí)現(xiàn)比ISA等總線要困難得多，這種方法難度較大，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，成本較高。而采用專用接口器件不僅對(duì)PCI協(xié)議有良好的支持，而且提供給設(shè)計(jì)者良好的接口，這些都大大減少了設(shè)計(jì)者的工作量，能夠減少開發(fā)時(shí)間和成本，并獲得較好的數(shù)據(jù)傳輸能力。本文采用了專用的PCI總線接口控制器PLX9054。
主要功能
多通道數(shù)據(jù)采集記錄卡的工作流程是:計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序根據(jù)命令通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)模擬信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理后進(jìn)入數(shù)據(jù)芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換后存入存儲(chǔ)器緩存FIFO(First In First Out:先進(jìn)先出)，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中存滿時(shí)，硬件向主機(jī)發(fā)中斷，主機(jī)響應(yīng)中斷后通過(guò)PLX9054芯片讀出存放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的采樣數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)送入記錄卡進(jìn)行存盤記錄。DSP實(shí)時(shí)處理模塊是可擴(kuò)展的，在邏輯控制模塊的控制下，與計(jì)算機(jī)通過(guò)LOCAL總線接口進(jìn)行通訊，以便交換數(shù)據(jù)，執(zhí)行命令。
設(shè)計(jì)內(nèi)容
本系統(tǒng)主要由PCI總線、數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)記錄以及接口設(shè)計(jì)等部分構(gòu)成。系統(tǒng)的主要任務(wù)就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將信號(hào)處理后再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后送入計(jì)算機(jī)內(nèi)，再通過(guò)控制器將測(cè)試數(shù)據(jù)傳送到硬盤。
系統(tǒng)功能的完成是依靠硬件和軟件的緊密配合，由PCI總線靈活地控制實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)采集記錄可分為信號(hào)的采集預(yù)處理、A／D轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等3部分。介紹了數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法,重點(diǎn)討論了從A/ D變換到記錄存盤的相關(guān)問(wèn)題。