基于PCIe总线的数据采集卡设计与实现

为了实现对多路高速光信号采集,利用FPGA设计基于PCIe总线的数据采集系统;对PCIe总线低速Slave通道与高速DMA通道的关键算法进行了研究;首先,介绍了数据采集卡的硬件构成及基本工作原理,提出了PCIe总线算法需要解决的数据传输问题;然后,分析数据采集卡PCIe总线低速Slave通道和高速DMA通道原理以及实现的关键算法;通过Modelsim和SignalTap工具分别对数据传输算法进行功能验证和在线仿真;最后,将设计数据采集卡互联PCIe上位机进行实际测试;实验结果表明,本设计PCIe总线采用X4接口模式,数据传输系统的数据上传峰值速率为615.38 MB/s,可以满足稳定可靠、高带宽、模块化等要求。     

基于FPGA的PCIe总线DMA控制器的设计与验证

PCIe总线是为了解决高速率高带宽提出的新一代总线,随着处理器技术的发展,在互连领域中,PCIe总线的使用越来越多;为了实现上位机与FPGA之间的高速数据交换,基于FPGA设计了能够高速传输数据的DMA控制器,本设计的验证是基于北京航天测控公司开发的6槽机箱、嵌入式控制器(基于PCIe总线)、以及数字I/O模块;设计实现了嵌入式控制器与数字I/O模块之间的数据传输,并且通过了验证,证明了DMA控制器功能的正确性;加入DMA控制器后,写数据传输速率达到610MB/s,提高到了原来的7倍;读数据传输速率达到492MB/s,提高到原来的11倍,满足系统的设计要求;该控制器在大带宽的数据传输中有广泛的应用。     

基于FPGA的PCIe总线接口的DMA控制器的设计

采用Altera公司FPGA提供的PCIe PHY IP和Synopsys公司提供的PCIe Core IP提出了一种PCIe总线接口的DMA控制器的实现方法,并搭建了4通道的PCIe传输系统。利用Synopsys VIP验证环境对系统进行了仿真验证,利用Altera Stratix V EX系列FPGA搭建平台进行了实际传输验证,验证了数据读写的正确性,在进行DMA读写事务操作时总线带宽峰值分别达到了1 547 MB/s和1 607 MB/s,能满足大部分实际应用中对数据传输的速率要求。     

基于PCIe的多路传输系统的DMA控制器设计

为了避免PCIe传输过程中PIO写延时、主机与嵌入式处理系统交互次数过多等问题对于传输带宽的影响,设计了一种基于命令缓冲机制的直接存储访问（DMA）控制器以提高传输带宽利用率。采用FPGA端内部设置命令缓冲区的方式,使得DMA控制器可以缓存PC端的数据传输请求,FPGA根据自身需求动态地访问PC端存储空间,增强了传输灵活性;同时,提出一种动态拼接的DMA调度方法,通过合并相邻存储区访问请求的方式,进一步减少主机与硬件的交互次数和中断产生次数。系统传输速率测试实验中,DMA写最高速率可达1631 MB/s,DMA读最高速率可达1582 MB/s,带宽最大值可达PCIe总线理论带宽值的85.4%;与传统PIO方式的DMA传输方法相比,DMA读带宽提升58%,DMA写带宽提升36%。实验结果表明,本设计能够有效提升DMA传输效率,明显优于PIO方式。     

基于FPGA的PXIe总线DMA设计与实现

PXIe总线标准是PCIe总线的工业扩展.通过对基于FPGA的PCIe IP Core的研究,在FPGA上实现了PXIe总线,并提出了PXIe总线DMA的新设计.从DMA作为总线主设备和总线从设备两种功能出发,设计了两个DMA通道,分别完成数据读和包的传输.并且设计了将小块离散数据整合成连续数据块的优化算法,使四通道PXIe能达到500MB/s的读写速度.经过实际信号的测试,验证了DMA模式数据传输的正确性及传输带宽.该系统可以满足高速PXIe总线传输带宽的要求,在工程应用中有显著的参考价值.     

基于NI PCI Express数字I/O卡的高速数据传输实现

针对软件无线电系统中数据实时处理和高速传输的要求,设计了一种基于NI PCIExpress接口的高速数据传输方案.利用NI公司的数字I/0卡以及配套驱动开发软件搭建开发平台信号调理设备和微机间的数据通过PCI Express接口以DMA方式进行传输.数字I/0卡的32通道双向并行数据传输速率高达50 Mb/s.该方案实现了灵活的数据传输控制、精确的时钟同步以及可靠的数据容错功能.工程实践验证了该方案的有效性和可靠性.     

基于PCIe总线的卫星导航信号传输系统设计

为了满足高精度软件接收机对卫星导航中频信号传输系统的新要求,设计了一种基于PCIe总线的传输系统.该系统以Virtex-5 FPGA为核心控制器件,以DMA方式通过4通道PCIe接口传输导航卫星数据.详细介绍传输系统AD模块、DMA控制模块、中断模块等核心模块的FPGA实现方法.经过测试与验证,系统读写速率分别达到了800 MB/s和650 MB/s,可以满足不同层次导航软件接收机对原始导航数据的需求.     

基于PCIe的DMA传输在UM-BUS测试系统中的设计与应用

动态可重构高速串行总线(UM-BUS)是一种利用多通道并发冗余的方式来实现总线动态容错的高速串行总线。它的测试系统可以实现对总线的通信过程进行监测、存储与分析。由于测试系统需要在数据采集终端与PC之间建立高带宽的通信通道,设计了UM-BUS总线测试系统的PCIe2.0 x1通道的应用方案,设计并实现了基于FPGA的PCIe总线DMA数据传输方案。实验测试结果表明,实际传输速度可以稳定达到200 MB/s以上,完全满足总线测试系统中对数据传输速率的要求。     

一种用于浮点DSP的流水线结构DMA设计

本文提出了一种用于32位浮点DSP处理器的改进型DMA结构.采用两级数据流水线结构,外设与内部存储器的数据传输速率比原来提高了一倍.使用verilog HDL语言对其进行编码和仿真,仿真结果表明工作频率达到250MHz以上,满足设计要求.     

基于PCIE总线的DMA控制器设计与实现

基于Xilinx Virtex-6系列FPGA设计实现了PCIE总线的DMA控制器,用来解决PC与FPGA的高速数据传输问题。利用DMA控制器传输数据在提高数据传输速率的同时还可大大提高CPU利用率。对设计的DMA控制器进行了功能和性能验证,结果表明该控制器能够正确地进行DMA数据传输,速率高达6 Gb/s。     

一种改进的智能卡数据传输安全策略

针对传统智能卡进行数据传输时仅支持单一模式的缺点,提出一种改进的基于模式控制字的数据传输安全策略。此模式控制字支持多种数据传输模式,数据可以采用明文、密文、明文MAC、密文MAC中的任一种方式进行传输,并通过基本文件(包含透明文件、线性文件)的读、写模式控制字,来规定文件进行读、写操作需要满足的传输安全条件。同时,还提出使用禁止添加、或禁止更新这两种写属性来限制基本文件的写入方式。用户可以根据自己的需求,将同一文件的读命令,和写命令采用的传输方式设置成不一样,从而选择不同的数据传输方式,进而提高数据传输的灵活性和安全性。     

基于以太网的多通道数据监控系统设计与实现

根据无人机地面仿真实验的需要,针对传统串口一对一连接模式单一、传输速率较慢的现实状况,选用具有以太网功能接口的串口服务器代替多串口卡,可方便地将各路串口数据流引入以太网,实现多台上位机分布式的监控与处理;介绍了基于串口服务器的组网结构和多通道数据监控系统的设计方法,详细叙述了UDP传输协议的选择和网络程序的设计与实现;结果表明,采用此方案可以使系统既具有串口通信简单方便的特点,又实现了以太网通讯的高效和稳定.     

基于FatFs文件系统的SD卡存储器设计

提出了一种基于FatFs文件系统的SD卡存储器设计.系统以ST公司的STM32F103R为核心,通过SPI总线与SD卡进行通信,实现了数据的便携式存储.给出了系统的硬件结构图,详细探讨了SD卡驱动程序以及FatFs移植方面的软件设计.该存储器传输速度快,可靠性强,具有广阔的应用价值.     

奶牛个体识别及信息采集系统的设计

研制了奶牛个体识别及信息采集系统，实现奶牛的精细养殖、科学管理，不仅有利于提高牛奶的产量和质量，而且能够时时监测奶牛的健康状况，利于及早进行疾病预防；系统由上位机、信息传输卡和个体识别及信息采集卡三部分组成，其中个体识别及信息采集卡是整个系统设计的关键，超低功耗是奶牛个体识别及信息采集卡设计的主要优化目标，设计中采取了多种方法以降低卡的功耗；在硬件方面，选用了超低功耗器件及带休眠模式的低功耗元器件；软件方面，通过软件设置使元器件尽量处于低功耗休眠状态，并利用单片机中断系统的特点，使各种外部事件都在中断处理程序中完成，经过现场大量试验，系统工作正常，各项指标均达到了设计要求。     

基于声卡的远程数据采集系统

在LabVIEW环境下构建了一套基于声卡的数据采集与传输系统。该系统有效地利用了计算机和网络资源,用计算机声卡代替昂贵的数据采集卡采集数据,用TCP技术实现数据的远程传输,提供了一种可行的远程数据采集方案。     

分布式光伏数据采集器的设计与实现

"十三五"期间,我国分布式光伏发电将进入加速发展的快车道。针对现有监控设备存在的数据传输低效、传输方式单一和数据无法存储等问题,结合分布式光伏发电监控设备布局分散、网络受限等特点,提出一种基于ARM Cortex-M3嵌入式处理器的分布式光伏数据采集器方案,并从硬件和软件两方面进行数据采集器的设计,实现了数据的远程传输、存储备份和本地显示等多种功能。该采集器通过RS485接口、Modbus协议实现了对逆变器数据的采集,通过GPRS模块、TCP/IP协议实现了数据的远程传输,并在本地采用LCD显示采集器运行数据、SD卡备份采集的数据。实验表明,分布式光伏数据采集器具备较高的数据传输成功率,解决了分布式光伏发电的难题,在光伏发电领域将有很好的应用前景。     

基于非接触式IC卡技术的校园门禁管理系统设计

针对校园门禁管理系统的卡管理、数据维护等问题入手,提出了基于非接触IC技术的校园门禁管理系统构架结构,阐明了基于C B/S整体构架的系统硬件组成和软件功能,门禁数据存入服务器的标准数据库,在服务器和工作站均有后台终端程序用于自动地监测数据变化,并及时进行更新,数据管理部分涉及系统维护,系统查询及数据报表、卡片及人事管理、权限管理等,实现了多个部门现代化管理,建立了对出入公寓楼24小时的管理控制.     

基于PCI6254的CPCI通用处理器模块的设计

在CPCI系统中，处理器模块可以作为系统主控模块和智能外设模块。由于传统单模式PCI-to-PCI桥只能工作在透明模式或者非透明模式，因此基于这种传统单模式PCI-to-PCI桥的CPCI处理器模块只能作为系统主控模块或智能外设模块。为了避免这种局限，该文采用通用PCI-to-PCI桥PCI6254以及PowerPC G4处理器设计了一款CPCI通用处理模块，它既可以作为系统主控模块，又可以作为智能外设模块。     

多型号变加载磨合试验装置测控系统研究

针对多型号某传动机构的变加载磨合试验需求,研究了变加载磨合试验的相关技术,给出了一种双路传动链的磨合试验装置的构建及其实现方法。测控系统采用主从式控制模式,主机为工控机辅以多功能数据采集卡,用于磨合作业的调度、数据处理及人机交互等;从机为西门子Simotion D410运动控制系统,通过TCP/IP通信方式接收主机的数据指令,完成对磨合作业运动任务的控制。     

基于STM32的多串口并行传输系统设计

针对工程控制系统中多串口并发通信的需求,设计了一种以STM32F429为核心的多串口并行传输系统。该系统充分利用了处理器内部的8个串口和网络接口资源,串口利用DMA方式在缓存中循环接收,解决了并发接收时查询或中断接收方式可能导致的数据帧丢失以及处理器时间占用较多的问题;针对不同的协议帧,采用了超时判断的方式,避免了一旦串口接收数据长度不正确后导致的后续接收问题;网络传输采用了lwIP协议栈。该设计实现了同时采集7路读卡信息,并通过1路串口或网络向上位机上传数据的功能,测试表明多串口并发传输无数据帧丢失现象。该系统无外接串口扩充电路,减小了整个电路的体积,提高了系统的可靠性和稳定性。