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PXI频谱分析仪接口控制系统设计与实现

王金戈  
【摘要】:在电子测量领域,基于PCI总线协议的PXI仪器模块具备小型化、标准化和传输带宽高的显著特点。如今,成熟的PXI总线在民用和军用的高性能电子测量仪器设计中已经被大量地应用。选择PXI总线平台进行测量仪器的开发,接口设计是其中的重点和难点。 本文首先对PXI频谱分析仪的设计原理做了介绍,然后详细阐述了其接口控制系统的三部分设计内容:硬件设计、控制器设计和驱动程序的开发。硬件设计的内容主要包括各接口电路的设计和最终的PCB绘制与仿真。控制器是整个系统的核心,设计中使用了单片FPGA的方案,调用了XILINX公司的PCI IP core,该PCI core将复杂的PCI/PXI总线协议桥接为较为简单的本地总线逻辑,接口控制器的设计就在PCI core本地逻辑和本地端硬件接口逻辑的基础上进行。最后设计了基于WDM的驱动程序,驱动程序中根据本地控制器所定义的控制机制对各控制单元进行有序调度,从而实现接口功能。 最终,设计出的接口控制系统充分利用了PXI总线的高传输带宽,同时以较高的集成度实现了对PXI总线的分时复用:上层主机读取频谱数据、对主FPGA的在线动态重配置和下发SPI串行控制命令,比起传统的专用接口芯片PLX9056加FPGA的双芯片方案具有更高的集成度和灵活性。


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