基于PCIExpress总线高速数据采集卡的设计与实现.pdf

基于PCIExpress总线高速数据采集卡的设计与实现马萍123唐卫华2李绪志2(1-中国科学院研究生院北京100080;2-中国科学院光电研究院北京100080;3-中国科学院空间科学与应用研究中心北京100080)摘要：本文介绍一种基于PCIExpress总线的高速数据采集卡的设计方案及功能实现。给出系统的基本结构及单元组成重点阐述系统硬件设计的关键技术和本地总线的控制逻辑详细探讨了基于DriverWorks的设备驱动程序的开发以及上层应用软件的设计。该系统通过实践验证可用于卫星下行高速数据的接收并可适用于其他高速数据采集与处理系统。关键词：PCIExpress总线PCIEPEX8311DMA板卡驱动中图分类号：TP336文献标识码：ADesignandImplementationofaHigh-speedDataAcquisitionCardBasedPCIExpressBusMaPing123TangWeihua2LiXuzhi2(1-GraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesBeijing100080China;2-AcademyofOpto-ElectronicsCASBeijing100080China;3-CenterforSpaceScienceandAppliedResearchCASBeijing100080China)Abstract：Adesignprojectandfunctionrealizationofakindofhigh-speeddataacquisitioncardbasedonPCIExpressbusisintroducedinthispaper.ItpresentsthestructureandcircuitcellsofthesystememphasizesthekeytechniqueofsystemhardwaredesignandthecontrollogicoflocalbusdiscussesindetailthedevelopmentofdevicedriverbasedonDriverWorksandthedesignofsuperapplicationsoftware.Verifiedbypracticethissystemcanbeusedtoreceivethehigh-speeddatadownfromsatellite.Andcanalsobeappliedtootherhigh-speeddataacquisitionandprocessingsystem.Keywords：PCIExpressBusPCIEPEX8311DMACardDriver0引言随着空间科学和空间电子学技术的飞速发展空间科学实验的种类和数量以及科学实验所产生的数据量不断增加。为了使地面接收处理系统能够实时处理和显示科学图像数据必须要设计出新的地面数据接收处理系统实现大量高速数据的正确接收采集、处理以及存储。为了满足地面系统的要求并为以后的计算机系统升级提供更广阔的空间本系统拟采用第三代I/O互连技术PCIExpress（简称PCI-E）作为本数据采集卡的进机总线形式。本文通过对PCI-E总线专用接口芯片PLX公司的PEX8311性能分析特别是对突发读、写和DMA读操作的时序研究设计出本地总线的可编程控制逻辑并详细讨论了整个PCI-E高速数据采集卡的硬件设计方案以及WDM驱动程序和上层应用程序的设计方法。1PCIExpress总线简介PCIExpress1.0自2002年7月由PCI-SIG