基于PCI-E总线技术的光纤通道航电数据采集系统设计

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基于PCI-1712的高速数据采集系统设计

ＡｂｔａｔＡａａｃｕｓｔｏｓｓｅｏａｏｓｉｓｇａｗｔｈｇｓｅｄａｅｏＣ一７１Ｃｒｉｉｔｏｓｒｃ：ｄｔａｑｉｉｉｎｙｔｍｆｃｕｔｃｉｎｌｉｈｉｈｐｅｂｓｄｎＰＩ１２ａｄｓｎｒ —
的数据采集系统。传统的计算机使用ＩＡＳ总线，其不仅传输速度慢，传输数据量小，而且系统移植性差，在现代计算机中
多使用ＰＩＣ总线，其具有即插即用、功能强大、使用方便等特
点。因此，本次设计利用ＰＩ总线技术，Ｃ通过使用研华公司提供的ＰＩ１１数据采集卡，实现对声音信号的高速采集，Ｃ一７２来
ｗｈｉｃｃｂｗｉｈａｎｅｄｅｌｙａｐｐｅｄｎａｒｉｕｓｌｉｉｖｏｈｉｇ－ｓｅｄａｔａｑｕｉｔｎｈｐｅｄａｃｓｉｉＯｆｉｄ．ｅｌ
Ｋｅｗｏｄｙｒｓ：ＰＩ１１Ｃ一７２：ＤＡ；ＨｇｐｅａａＡｑｉｉｉｎＣ十ＢｉｄｒＭｉｈＳｅｄＤｔｃｕｓｔｏ；＋ｕｌｅ
（ｅａｔｅｔｏｎｏｍｔｏｎｉｅｒｎ，ＮｎｈｎａｇｏｇＵｉｅｓｔ，ＪａｇｉＮｎｈｎ３０３ＤｐｒｍｎｆＩｆｒａｉｎＥｇｎｅｉｇａｃａｇＨｎｋｎｎｖｒｉｙｉｎｘａｃａｇ３０６）
李锦王琪宫明广江民俊王磊
ＬｉＷｎｉＧｎｉｇｕｎＪａｇＭｎｕＷｎｅｉＪｎａｇＱｏｇＭｎｇａｇｉｎｉｊｎａｇＬｉ

基于PCI-E总线的多功能同步数据采集卡设计

基于PCI-E总线的多功能同步数据采集卡设计基于PCI-E总线的多功能同步数据采集卡设计摘要：随着科技的不断发展和应用领域的不断扩展，对高性能、多功能的数据采集卡的需求也越来越大。

本文提出了一种基于PCI-E总线的多功能同步数据采集卡设计方案，采用高速数据传输和同步采样技术，实现了对多种信号的高清晰度采集和处理。

1. 引言数据采集卡是一种广泛应用于各个领域的电子设备，用于采集和处理各种信号，如模拟信号、数字信号、视频信号等。

随着科技的发展和应用领域的不断扩展，人们对数据采集卡的需求也越来越高。

本文基于PCI-E总线的数据采集卡设计，旨在实现高性能、高可靠性和多功能的数据采集和处理功能。

2. 系统设计2.1 总体架构本系统的总体架构由PCI-E接口模块、时钟同步模块、高速数据采集模块、FPGA数据处理模块等组成。

PCI-E接口模块将数据采集卡与主机之间的数据传输实现，时钟同步模块用于实现各个模块之间的同步采样，高速数据采集模块负责高速采集各种信号，FPGA数据处理模块用于对采集到的数据进行处理和分析。

2.2 PCI-E接口模块PCI-E接口模块是数据采集卡与主机之间的数据传输通道，通过PCI-E总线实现高速数据传输。

在设计中，选择了PCI-E 3.0 x4作为数据采集卡的接口标准，以满足高速数据传输的需求。

2.3 时钟同步模块为了实现各个模块之间的同步采样，需要设计一个时钟同步模块。

该模块主要包括一个高精度的时钟源和时钟分频模块。

通过时钟源产生的时钟信号，经过分频模块分频后，分别作为各个模块的时钟输入。

通过时钟同步模块，实现了数据采集模块和数据处理模块之间的同步采样。

2.4 高速数据采集模块高速数据采集模块是数据采集卡的核心模块，负责采集各种信号。

该模块包括模拟信号采集电路和数字信号采集电路两部分。

模拟信号采集电路使用高精度的ADC芯片，能够实现高清晰度的模拟信号采集。

数字信号采集电路使用高速采样芯片，能够实现高速的数字信号采集。

基于PCI-E总线接口高速数据传输系统的关键电路研究设计

基于ＰＩ总线接口高速数据传输系统的关键电路研究设计Ｃ— Ｅ
文章编号：０３５５（０００－０６０１０－８０２１）５０５－３
基于ＰＩＥ总线接口高速数据传输系统的关键电路研究设计Ｃ—
ＴｈｅＫｅｏＣｉｃｔＤｅｉｎｔｔＨｉｈ— ｐｅｔａｓｉｓｏｙｔｍｙｔｒｕｉｓｇｈａｇｓｅｄＤａａＴｒｎｍｓｉｎＳｓｅｂｓｄｏａｅｎＰＣＩＥＳＩｅｆｃ — ＢＵｎｔｒａｅ薄丽萍张永梅杨翠虹（中北大学电子与计算机科学技术学院太原００５）３０１
ＣＵ，速的内存和示卡，至１Ｇｂｓ和１ｂｓＰ高甚／０Ｇ／
１ＰＩｘｒｓ线的特点与优势Ｃｐｅｓ总Ｅ
ＰＩＥｐｅｓ迅速得到业界的承认，被公认为Ｃｘｒｓ并下一代总线标准。它具有鲜明的技术优势，并可以全面
００５）３０１（中北大学仪器与动态测试教育部重点实验室太原
【摘要】对ＰＩ总线技术进行了改进，进后的ＰＩＥ除具有原有总线技术的特点外还具有一些新的特点：串Ｃ改Ｃ—
行差分接口；传输速率达到了２５ＧＴ／；具有多种传输模式；高级ＲＡＳ．ｓ，支持热插拔。ＰＩＰＩｘｒｓＣ和Ｃｐｅｓ相Ｅ
解决ＰＩ线技术所面临的种种问题。这种新的总线Ｃ总

基于PCI Express总线的数据处理与传输卡的设计与实现

ＷＡＮＧＤａｌｉＷＡＮＧＢｉ —ｅ，ｎ
（ｎｔｕｅｏｎｏｍａｉｎＥｇｎｅｉｇｎｏｍａｉｎＥｇｎｅｉｇＵｎｖｒｉＩｓｉｔｆＩｆｒｔｎｉｅｒｎ，Ｉｆｒｔｎｉｅｒｉｅｓｔｔｏｏｎｙ，Ｚｅｇｈｕ４００ｈｎｚｏ５０２，Ｃｉａｈｎ）
ｓｆｒｅｉｅａｉｙｔｍｓｈｓｐｐｒｐｅｅｔｅｉｎｏｏｔｅｄｆｎｄｒｄｏｓｓｅ，ｔｉａｅｒｓｎｓａｄｓｇｆＰＣＩＥｘｒｓｎｅｆｃｉｃｉｕｉｚｎｗａｐｅｓｉｔｒａｅｃｒｕｔｔｌｉｇｉＶｉｔｘＸ５ｒｅ５Ｓ０ＴＦＰＧＡ，ａｄａＦＰｎＧＡｎａｄＤＳＰｃｒｏｉｎｌｐｏｅｓｎｎｒｎｆｒｉｇｉｅｌｅａｄｆｒｓｇａｒｃｓｉｇａｄｔａｓｅｒｎｓｒａｉｄ．ｚ
ＡｂｔａｔＴｏｓｔｆｈｅｕｒｍｅｔｏｉｎｌｅｌｔｅｒｃｓｉｇａｄｉｈｓｅｄｒｎｆｒｉｇｎｓｒｃ：ａｉｙｔｅｒｑｉｅｎｆｓｇａｒａ —ｉｐｏｅｓｎｎｈｇ — ｐｅｔａｓｅｒｎｉｓｍ
摘要：对软件无线电系统中数据实时处理和高速传输的需要，用ＶｒｘＸ０ＰＡ设针使ｉｅ５Ｓ５ＴＦＧｔ
计了ＰＩｘｒｓ口电路，设计实现了ＦＧＣｐｅ接Ｅｓ并ＰＡ和ＤＰ组合的数据处理与传输卡。该卡将经Ｓ

PCI-e高速数据采集卡的驱动与上位机软件设计

PCI-e高速数据采集卡的驱动与上位机软件设计孙文硕;赛景波【摘要】为了解决采集卡与上位机之间的海量数据传输问题,结合自行开发的高速数据采集卡,提出了一种基于PCI-e高速数据采集卡的设备驱动与上位机软件的开发方案.该方案对使用WinDriver开发设备驱动的开发步骤以及DMA传输的实现方法进行了介绍,对利用LabWindows/CVI设计上位机软件的方法予以阐述,并利用DLL动态链接库解决了采集卡与应用程序之间的通信.实验结果表明,在PCI-e X1链路下,数据采集速度可达到182MB/s,能够满足高速数据采集的要求.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2015(038)005【总页数】5页(P1126-1130)【关键词】高速数据采集;设备驱动;PCI Express;WinDriver;动态链接库【作者】孙文硕;赛景波【作者单位】北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京100022;北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京100022【正文语种】中文【中图分类】TP919EEACC：7210Gdoi：10.3969/j.issn.1005-9490.2015.05.030随着电子技术的高速发展，对数据采集的要求迅速提高。

在实际应用中，海量数据的信息处理、高帧频图像的数据采集以及在线视频的实时显示的实现，均需要以高速率的数据传输作为前提［1］。

如何实现海量数据的高速、实时传输是采集系统设计中需要解决的主要问题。

高速数据采集卡是数据采集和处理的硬件前端，通过总线接口与PC机进行数据通信。

传统的PCI总线不能满足高带宽传输，需要寻求一种新的总线协议，因此出现了PCI Express总线，即PCI-e总线。

PCI-e总线是取代PCI总线的新一代总线技术，采用了点对点串行连接，为每个设备分配独享的通道带宽，充分保证了每个设备的带宽资源，仅X1通道的单向传输速度可达2.5 Gbit/s，并有很大的拓展空间，能够满足海量数据传输的要求［2-3］。

《2024年基于FPGA的PCIE总线接口和光纤通信模块设计》范文

《基于FPGA的PCIE总线接口和光纤通信模块设计》篇一一、引言随着信息技术的飞速发展，数据传输的速度和效率成为了系统性能的关键因素。

FPGA（现场可编程门阵列）以其高度的可定制性和并行处理能力，在高速数据传输和处理领域得到了广泛应用。

本文将详细介绍基于FPGA的PCIE总线接口和光纤通信模块设计，探讨其设计原理、实现方法和应用前景。

二、PCIE总线接口设计1. 设计原理PCIE（Peripheral Component Interconnect Express）总线是一种高速串行计算机扩展总线标准，具有高带宽、低延迟、支持即插即用等特点。

FPGA作为PCIE设备的核心控制器，需要设计相应的接口电路以实现与主机的通信。

2. 实现方法在FPGA中，PCIE总线接口的设计主要包括物理层设计、数据链路层设计和事务层设计。

物理层设计负责信号的收发和电气特性的匹配；数据链路层设计负责数据的封装、解封和流控制；事务层设计则负责处理数据传输过程中的各种事务请求。

3. 优势与挑战PCIE总线接口的设计具有高带宽、低延迟、可扩展性强等优势，能够满足高速数据传输的需求。

然而，设计过程中也面临着诸如信号完整性、电磁兼容性、时序约束等挑战。

需要通过合理的电路设计和严格的时序分析来确保系统的稳定性和性能。

三、光纤通信模块设计1. 设计原理光纤通信模块利用光信号在光纤中传输信息，具有传输距离远、传输速度快、抗干扰能力强等优点。

在FPGA系统中，光纤通信模块负责与外部设备进行高速数据传输。

2. 实现方法光纤通信模块的设计包括光模块和电模块两部分。

光模块负责将电信号转换为光信号，并通过光纤进行传输；电模块则负责将光信号转换为电信号，并与FPGA进行通信。

在FPGA中，需要设计相应的接口电路和协议栈来实现与光纤通信模块的通信。

3. 关键技术光纤通信模块设计的关键技术包括光模块的选择与配置、电模块的电路设计、光纤传输协议的制定等。

基于IP Core和Windriver的PCI光纤数据采集卡的设计

基于I P Core 和W indriver 的PC I 光纤数据采集卡的设计刘　剑1,左锦波1,陈建军2　(1.南京信息工程大学电子与信息学院,江苏南京210044;2.南京船舶雷达研究所,江苏南京210003)摘　要:PC I 总线作为高性能的并行总线,在数据采集有着广泛的应用。

本文在深入掌握PC I 总线的基础上,利用Xilinx I P 核的方法设计出数据采集卡,用W in D river 实现了采集卡的驱动设计。

通过DLL 和内核驱动程序,应用程序实现了与数据采集卡的通信。

关键词:FPG A ;PC I ;W inD river 驱动;DLL中图分类号:TP31115　文献标识码:A 文章编号:1009-0401(2008)03-0065-04The design of an optical fiber data acquisiti on cardbas ed on I P Core &W indriverL I U J ia n1,2,ZUO J in 2bo1,2,CHEN J ia n 2jun2(1.N an jing un iversity of Inf o r m a tion Science an d Techno logy ,N an jing 210044Ch ina;2.N a n jing M a rine Ra dar I n stitue,N an jing 210003,Ch ina )A bstra ct:A s a high 2perf or m ance parallel bus,the PC I bus has a wide app lica tion in data acquisiti on.B ased on the study of the PC I bus,a data acquisiti on ca r d is designed thr ough the Xilinx I P Core,and the card drive is designed via the W indriver .W ith the aid of the DLL and the kernel drive rs,the ap 2p lica tion p r ocedures can have comm unica tion with the da ta acquisition card .Keywor ds:FPG A ;PC I ;W inD river ;DLL1　引　言P C I 总线是由I ntel 公司提出的一种外设部件互联的总线,是一种地址线和数据线复用的高性能的32/64总线,而这种高性能主要体现在:若工作频率为33MHz,总线宽为32位,则理论值的传输速率为132MB /s;并且PC I 总线支持D MA 的事物模型,即在数据传输过程无需CPU 的参与就可以在一个突发总线周期内完成一块数据的传输。

基于PCI Express总线的数据传输卡设计

ＤｅｓｉｇｎｏｆＤａｔａＴｒａｎｓｆｅｒＣａｒｄＢａｓｅｄｏｎＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓＢｕｓ
ＺＨＥＮＧｕｏ－ｙｏｎｇ，ＷＥＩＹｉ－ｒａｎ，ＳＨＡＮＹａｎ－ｈｕ，ＪＩＡＯＸｉｎ — ｑｕａｎ
（ｎ￡ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＮｔａｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒｔａｏｒｙｆｏｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮｏｔｈＵｎｉｖｅｒｃｉｔｙｏｆＣｈｉｎａＫｅｙＬａｂｒｔａｏｒｙｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｔａｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＤｙｎａｍｃｉＭｅｓｕａｒｅｅｎｍｔ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ）
基于ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ总线的数据传输卡设计
甄国涌，卫一然，单彦虎，焦新泉
（中北大学电子测试技术国家重点实验室，仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原０３００５１）
摘
要：针对外部设备与计算机之间的数据高速传输问题，利用ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ总线技术设计了ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ数据
回波信号进行实时采集和海量存储，存储容量达１００ＧＢ以上。要将如此大批量、未经压缩处理的数据在短时间内上传至计算机进行分析，不可避免地要面临高速数据传输的问题。新一代ＰＣＩ标准ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ属于串行协

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４软件设计
系统软件主要由硬件驱动程序和应用程序组成。应用程序包括地面监管软件与机载任务软件。
４．１驱动程序的设计
设备驱动软件主要用于实现模块设备的驱动支持，由设备管理驱动，监控管理驱动以及时统管理驱动等模块组成，提供标准的设备驱动控制接口以及中断管理的支持。所有的驱动软件采用统一的ＡＰＩ接口形式，保证软件具备较好的可读性和可
维护性。
设备驱动软件接口函数都具有如下的基本结构：
ｉｎｄｃｏｄｅ＝ＰｒｏｃＮａｍｅ（Ｐａｒｌ，Ｐａｒ２， …）
其中：
ＰｒｏｃＮａｍｅ：驱动接口函数名；
Ｐａｒ１，Ｐａｒ２，．．．：相应函数的输入输出参数；ｉｎｄｃｏｄｅ：返回值，返回值表明函数的执行情况。
２０１３年第１１期总第１３１期
ＳＩＬｌＣ０ＮＶＡＬＬＥＹ
要求纹波不能大于２５ｍＶｐｐ。为此设计中选用性能良好的线性电源ＬＤＯ进行供电。理、监控管理，以及监控数据的解包／打包等应用处理功能。光纤通道数据采集器机载系统软件接收ＦＣ监控端口的数据，根据机载配置文件的设置，从相应的Ｆｃ帧中提取用户所关心的参数，同时附加从ＩＲＩＧ — Ｂ接口获取的时标信息（标记的时间是本网络包第一个光纤通道数据到达的时刻），以ｌＥＮＡ网络数据包格式组包，通过以太网接口发往记录设备或遥测设备。光纤通道数据采集系统地面监管软件运行于专用编程检查装置上，采用百兆／千兆以太网建立与机载任务软件的通信，应用于Ｆｃ数据采集系统中。在地面综合联试环境下，实现对光纤通道航电总线采集器配置文件、采集格式、记录数据格式等信息的编程设置和控制，并实现采集数据的在线监控和实时存储功能，软件界面友好、便于用户操作；并为机载嵌入式任务软件提供配置文件加载的支持。地面监管软件与机载任务软件采用客户端，服务器交互模式，通过百兆／千兆以太网建立与Ｆｃ网络数据采集器之间的通信连接，具备系统维护功能、配置功能、监视功、数据采集回放、工程管理等功能。
［１】ＦｉｂｒｅＣｈａｎｎｅｌＡｖｉｏｎｉＣＳＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｓ］．ＡＮＳＩ．２００２．［２］ＦｉｂｒｅＣｈａｎｎｅ１ＦｒａｍｉｎｇＡｎｄＳｉｇｎａ１ｉｎｇ，ＮＣＩＴＳｗｏｒｋｉｎｇ
４．２应用程序的设计
５结束语
本设计实现了基于ＰＣＩ — Ｅ总线技术的光纤通道航电数据采集系统。在与机上航电系统联试中得到了实际的验证，填补了现有机载数据采集系统不能采集光纤通道航电总线数据的缺口。本系统采用Ｐｏｗｅ￣Ｃｄ４０处理器，以ＶｘＷｏｒｋｓ５．５为操作平台，利用Ｆｃ监控成熟技术，使得该系统操作方便，扩展性好，开发周期短，用户界面友好，可靠性高。另外本系统不但可以对光纤通道航电总线数据进行采集，而且能实现对所有基于光纤通道的总线数据进行采集。参考文献
ｄｒａｆｔＰｒｏｐｏｓｅｄＡｍｅｒｉｃａｎＮａｔｉＯｎａ１ＳｔａｎｄａｒｄｆＯｒ
机载任务软件运行在光纤通道数据采集器上，采用ＶｘＷｏｒｋｓ５．５操作系统，用于实现光纤通道数据采集器的设备管
创建数据读取任务
● ｌ接收任务１Ｉ
开启数据接收任务１
ｄｒａｆｔＰｒｏＰＯＳｅｄＡｍＣｒｉｃａｎＮａｔｉＯｎａｉＳｔａｎｄａｒｄｆＯｒ
开始
＿
初始化
工创建系统
维护任务
— ／
ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏ１ｏｇｙ，Ｒｅｖ１．７０［Ｓ］．２００２．２．８．［３］ＦｉｂｒｅＣｈａｎｎｅｌＡｖｉｏｎｉＣＳＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮＣＩＴＳｗｏｒｋｉｎｇ