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PCIE高速数据采集系统的驱动及上位机软件开发

王晓庆  
【摘要】:摘要:随着铁路的快速发展,高速铁路列车的移动速度越来越快,移动无线通信网络需要支持列车最高速度500km/h以及平均速度350km/h的状况,因此数据采集及传输设备必须满足高速度、大动态、高精度的要求。本文中高速数据采集卡应用PCIE高速数据采集系统,能够满足数据采集系统的连续和高速采集数据的要求,在医疗、航空、交通等领域也正呈现蓬勃发展的态势。 高速数据采集系统的设计主要分为两大模块,即硬件部分和软件部分。其中,硬件部分使用在线可编程门阵列FPGA来实现数据的采集和数据帧的组装与发送过程,软件部分则使用面向对象的C++语言来实现PCIE总线的驱动程序以及应用程序(上位机)的开发。本文主要讨论高速数据采集系统的具体软件实现的方法与过程。论文提出了一种PCIE高速数据采集系统的驱动程序和上位机软件的开发方案。基于PCIE总线的接口标准,利用DriverStudio、DDK以及VC6.0联合开发工具,采用基于对象的C++语言,实现了PCIE总线设备的WDM式驱动程序和应用程序即上位机的开发,以及上位机界面的数据速率显示功能。在Windows XP系统下,驱动程序能够稳定运行。通过实际的检验,数据采集系统的读、写速率可以达到1.3-1.5GB/s,较之其他的一些系统实现了较高的数据传输速率,但是仍有改进的空间。本课题的研究需要对Windows系统下驱动程序的模型以及驱动程序的结构组成有较为深入的了解,在本文中,PICE的驱动程序为WDM式驱动程序,需要对WDM式驱动程序模型的特点有较全面的了解;同时需要熟悉应用程序与驱动程序进行通信的过程,熟悉应用程序界面的设计代码,熟悉如何使用面向对象的C++语言来设计上位机界面中的各按钮,并将其与硬件设备的操作相对应。高速数据采集系统将硬件A/D采集来的数据经过PCIE总线传输给应用程序的上位机,上位机通过计算显示数据的采集速率。 在不远的将来,PCIE总线将成为信号传输和数据处理领域的支撑技术。本文正是考虑了这一点,将PCIE总线技术应用在高速数据采集系统中,为PCIE总线在数据采集与传输系统中的应用提供了理论和实践参考。


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