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基于PCI总线的光传飞行控制系统研究

作　者: 张益东
导　师: 杨一栋
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 光传操纵 PCI总线接口电路 PCI9054 WDM驱动程序实时演示
分类号: V249.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

为了适应光传飞行控制技术发展的要求,不断跟踪国外先进光传飞行控制技术,本文开发了PCI光传接口电路,以实现基于PCI总线的光传飞行控制系统,并开发了相应的演示系统,其有效性得到了验证。本文首先讲述了现代计算机总线技术的发展历史,并选择PCI总线作为光传飞控系统的传输总线;基于对PCI总线的基本结构﹑协议和命令的分析,得出了PCI总线能适合未来飞行控制系统的传输要求的结论。其次,本文从抗干扰、传输速率、可靠性、实时性等方面论证了所要开发的PCI光纤传输接口电路的可行性;接着对PCI光传接口电路进行了开发,阐述了接口电路的PCI9054模块、FPGA模块和光电模块的工作原理;所开发的接口卡可同时传输双通道的串行信号。第三,为了完成数据传输,开发了PCI光传接口电路的驱动程序。本文从Windows操作系统内核原理出发,对PCI接口电路的驱动程序进行了开发,包括PCI接口电路的读、写、中断等操作的程序,并在DriverStudio的开发环境里对驱动程序进行了调试,提出了驱动程序安装的注意事项。最后,运用Visual C++开发了PCI总线光传飞行控制系统的测试程序和演示程序。经测试表明,所开发的接口电路可实现4Mbps速率下的高可靠、全双工、实时数据地传输数据,达到了光传飞行控制系统的要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章绪论  14-18
  1.1 研究背景  14-17
    1.1.1 光通信技术的发展概况  14
    1.1.2 光纤传输飞行控制系统的发展背景  14-16
    1.1.3 目前光传操纵系统的局限  16-17
  1.2 本文研究的目的以及主要研究内容  17-18
第二章基于PCI 总线的光传飞控系统的提出  18-32
  2.1 计算机总线技术  18-19
    2.1.1 计算机总线技术的发展  18-19
    2.1.2 总线的性能指标  19
  2.2 PCI 总线的基本结构与特点  19-21
  2.3 PCI 总线的信号定义  21-23
  2.4 PCI 总线协议  23-27
    2.4.1 PCI 总线的编址  23
    2.4.2 PCI 总线的交易控制  23-24
    2.4.3 PCI 总线的交易  24-26
    2.4.4 字节校正和字节使能的用法  26
    2.4.5 总线的驱动与过渡  26
    2.4.6 PCI 总线操作的特点  26-27
  2.5 基于PCI 总线飞控系统的提出背景  27-29
  2.6 PCI 接口传输系统原理  29-30
  2.7 PCI 总线接口的实现方案  30-31
  2.8 本章小结  31-32
第三章基于PCI 总线光传接口卡的硬件开发  32-57
  3.1 PCI 传输接口电路的硬件设计及原理  32-33
  3.2 PCI9054 模块的构成与原理  33-42
    3.2.1 PCI9054 的性能与特点  33-34
    3.2.2 PCI9054 的内部功能  34-36
      3.2.2.1 PCI9054 的物理总线接口  35
      3.2.2.2 PCI9054 的传输方式  35
      3.2.2.3 PCI9054 的工作模式  35-36
    3.2.3 PCI9054 模块与其他部件的连接  36-38
      3.2.3.1 PCI9054 与PCI 插槽、FPGA 的连接  36-37
      3.2.3.2 PCI9054 与EEPROM 的连接  37-38
    3.2.4 PCI9054 在C 模式下从模式的基本传输操作  38-42
      3.2.4.1 读操作时序  38-40
      3.2.4.2 写操作时序  40-41
      3.2.4.3 中断操作  41-42
  3.3 PCI9054 寄存器的配置  42-48
    3.3.1 PCI 总线的配置空间  42-45
    3.3.2 运用PLXMON 配置9054 内部寄存器  45-47
    3.3.3 把寄存器信息烧写到EEPROM 里  47-48
  3.4 FPGA 模块的构成与原理  48-50
    3.4.1 FLEX10K30A 的性能与特点  48
    3.4.2 FLEX10K30A 内部原理图  48-49
    3.4.3 EPC2LC20 的结构与操作  49-50
  3.5 光电模块的构成与原理  50-55
    3.5.1 电/光转换构成与连接  51-53
    3.5.2 光/电转换电路的构成与原理  53-54
    3.5.3 光纤的选择  54
    3.5.4 自检波形  54-55
  3.6 各模块电路的连接及其注意事项  55-56
  3.7 本章小结  56-57
第四章接口卡的驱动程序设计  57-82
  4.1 WDM 驱动程序  57-63
    4.1.1 WDM 驱动程序的工作原理  57-58
    4.1.2 WDM 驱动程序的特点  58-59
    4.1.3 WDM 驱动程序的模型  59-60
    4.1.4 WDM 驱动程序的层次结构  60
    4.1.5 操作系统装入驱动程序的步骤  60-61
    4.1.6 驱动程序的入口  61
    4.1.7 设备对象的创建  61-62
    4.1.8 驱动程序的卸载  62
    4.1.9 IRP 的标准处理模型  62-63
  4.2 驱动程序开发工具的选择  63-64
  4.3 利用DRIVERWORKS 开发驱动程序  64-72
    4.3.1 利用向导生成框架  64-65
    4.3.2 编写驱动程序  65-72
      4.3.2.1 PnP 例程  66-67
      4.3.2.2 对配置空间和PCI9054 内部寄存器的访问  67-68
      4.3.2.3 IRP 排队  68-69
      4.3.2.4 中断处理  69-72
      4.3.2.5 读写操作  72
  4.4 测试程序设计  72-79
    4.4.1 设备的打开和关闭  72-73
    4.4.2 控制设备  73-74
    4.4.3 读写控制  74-77
      4.4.3.1 读数据  75-76
      4.4.3.2 写数据  76-77
      4.4.3.3 读中断状态寄存器  77
    4.4.4 测试程序的main 函数  77-78
    4.4.5 测试过程与结果  78-79
  4.5 驱动程序的安装  79-80
  4.6 驱动程序的调试  80-81
  4.7 本章小结  81-82
第五章 PCI 光传接口卡应用于光传操纵系统的初探  82-91
  5.1 WINDOWS 界面测试程序的编写  82-84
    5.1.1 创建MFC 应用程序工程文件  82-83
    5.1.2 修改MFC 应用程序工程文件  83-84
  5.2 基于PCI 光传接口的F-14 飞机仪表着舰侧向演示系统开发  84-90
    5.2.1 多线程技术  85-86
    5.2.2 精确定时的实现  86
    5.2.3 实时化仿真程序流程  86-87
    5.2.4 演示系统与仿真结果  87-90
  5.3 本章小结  90-91
第六章总结与展望  91-92
参考文献  92-94
致谢  94-95
在学期间发表的学术论文及研究成果  95

基于PCI总线的光传飞行控制系统研究

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