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PXI/PCI总线设备驱动程序设计及应用

作　者: 詹金勇
导　师: 汪国有
学　校: 华中科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: PCI总线 PXI总线 WDM驱动 MIC总线
分类号: TP336
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 66次
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内容摘要

PCI总线是一种高性能的系统局部总线,是个人电脑中使用最为广泛的接口,PXI(PCI eXtension for Instrumentation)总线是一种专门为工业数据采集和自动化应用量身定制的模块化仪器平台,是Compact PCI规范的拓展。除了机械、电气等因素之外,核心信号的定义基本相同。PCI总线的时钟频率为33MHz,总线32位,在理论情况下可以达到132MB/s的传输速度,在一般的图像数据采集、工业控制等应用中,性能突出。另外,地址线和数据线采用时分复用模式,大大地降低了接口的占用面积,同时各种桥接芯片、总线接口逻辑IP Core相对成熟,将PXI/PCI总线应用于嵌入式系统中,并不复杂。在Windows2000/XP平台下,开发PXI/PCI总线设备驱动程序,参照PCI总线规范,遵循微软的WDM(Windows Driver Model)驱动模型,进行内核编程,合理地获取PCI设备的配置空间、端口、存储器、DMA、中断等资源,在驱动程序中提供应用程序访问的接口,最终实现应用程序对设备的PCI访问,同底层硬件进行慢速、少量(单周期访问)或者快速、大量(DMA访问)的数据传输。在本文中,设备驱动程序分别应用于两个项目中,一个是基于PXI总线的实时图像采集与硬件调试系统,另一个是基于PXI/PCI总线的MIC通讯模块开发。在基于PXI总线的实时图像采集与硬件调试系统项目中,采用PCI9054作为桥接芯片,本地端连接到DSP芯片的主机接口,另一端直接同PXI总线相连接,通过驱动编程,提供给应用程序访问底层硬件的接口。在数据传输上,实现了对底层硬件数据的单周期读写访问和DMA传输。在此基础上,基于微软的MFC,编写上位机软件,实现了DSP程序加载、图像采集、算法选择、算法参数修改、联合调试等功能。在基于PXI/PCI总线的MIC通讯模块中,通过FPGA直接同PXI/PCI总线连接,接口逻辑采用IP Core的形式,配置成32位从模式,同时根据底层硬件资源的需要,合理设置IP Core的资源参数。在驱动编程中,同PCI9054的驱动相比,修改PCI设备资源获取部分代码,同时修改应用程序调用驱动的接口代码,编写测试软件,成功实现了对底层硬件资源的访问。在此基础上,编写电脑端控制软件,实现了对MIC通讯模块的模式配置、各种工作模式数据产生与保存、对各种模式的数据的访问,最终实现了各种模式的全部适用性命令/响应通讯测试。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-22
  1.1 国内外研究现状  10-11
  1.2 PXI/PCI 总线的概念和特点  11-13
  1.3 PXI/PCI 总线接口技术研究  13-18
  1.4 PXI/PCI 总线在课题中的应用  18-20
  1.5 本文的主要工作  20-22
2 WINDOWS 环境下的PXI/PCI 设备驱动程序设计  22-49
  2.1 驱动程序的基本概念  23-25
  2.2 驱动程序主要对象数据结构  25-29
  2.3 驱动程序的基本框架  29-42
  2.4 驱动程序的开发环境、语言、编译、安装与测试  42-46
  2.5 应用程序调用驱动程序与封装  46-48
  2.6 本章小结  48-49
3 基于PXI 总线的实时图像采集与硬件调试系统设计  49-67
  3.1 系统平台硬件框图  49-55
  3.2 图像采集驱动程序设计  55-58
  3.3 上位机调试应用软件设计  58-66
  3.4 本章小结  66-67
4 基于PXI/PCI 总线的MIC 通讯模块  67-87
  4.1 系统硬件设计  67-69
  4.2 FPGA 逻辑设计  69-78
  4.3 PXI/PCI 设备驱动程序  78-80
  4.4 MIC 通讯模块软面板设计  80-83
  4.5 命令/响应通讯测试  83-85
  4.6 本章小结  85-87
结束语  87-88
致谢  88-89
参考文献  89-92
附录攻读学位期间发表论文目录  92

PXI/PCI总线设备驱动程序设计及应用

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