基于PCI Express總線的數(shù)據(jù)采集設備的實現(xiàn)
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PCB布線時有以下注意點：終端阻抗布線盡量降低容性；一組信號，避免在參考層斷續(xù)；高速信號盡量在一層布線，且不打孔，否則要在過孔處打一個U形的地孔；微波傳輸帶，差分信號布線線寬5 mil，間距7 mil；帶狀傳輸線，差分信號布線線寬5 mil，間距5 mil。信號之間的間距在20 mil以上，高壓和邊緣尖銳的信號盡量遠離差分線，避免干擾。
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/195819.htm接口上數(shù)據(jù)采用SSTL2信號發(fā)送，傳送速率達到250 MB／s。每組數(shù)據(jù)發(fā)送端需串行一個25歐姆電阻，數(shù)據(jù)接收端上拉50 Ω電阻，提高信號的阻抗匹配。TD和RX每組為8位250 MB／s信號，為了減少信號間的延時誤差，每組信號布線時盡量等長且減少走線長度。
3.4 Pipe Core實現(xiàn)PCIE總線協(xié)議
Xilinx PCI Express Pipe Core符合PCI ExpressBase Specification v1.1規(guī)范協(xié)議和電特性兼容，提供完整的端點解決方案包括物理鏈接與處理及配置管理模塊。支持同步點對點通信，上行和下行流程控制，與PCI Express處理排序規(guī)則完全兼容。
Pipe Core數(shù)據(jù)管理包括傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層3個模塊。這些模塊包括產(chǎn)生和進行傳輸包、數(shù)據(jù)流的控制管理、物理接口初始化、并串轉(zhuǎn)換以及其他的接口操作。由Pipe Core組成數(shù)據(jù)通道，并可以構(gòu)成多PCI Express設備的拓撲結(jié)構(gòu)。如圖2所示。
4 基于WinDriver的驅(qū)動程序開發(fā)
4.1 采集設備的驅(qū)動安裝
將數(shù)據(jù)采集設備安裝到計算機PCI express×1插槽，啟動計算機時操作系統(tǒng)會檢測到此設備并提示添加硬件向?qū)?，忽略此提示。然后，從開始菜單選擇WinDriver／DriverWizard，新建工程。此時DriverWizard將會顯示所有的計算機中的即插即用設備
根據(jù)設備信息(ID號)選擇所要測試的設備，如圖3所示，數(shù)據(jù)采集設備ID號為0301，雙擊此設備，出現(xiàn)設備測試對話框，向指定的設備空間寫入數(shù)據(jù)測試設備是否工作良好。最后由DriverWizard生成簡單的驅(qū)動程序代碼。
4.2 數(shù)據(jù)傳輸模式與配置函數(shù)
驅(qū)動程序得到從數(shù)據(jù)采集設備發(fā)送的數(shù)據(jù)，并存儲在指定的內(nèi)存空間，根據(jù)用戶的選擇可以實時顯示或者存儲在磁盤空間。使用WinDriver編寫的驅(qū)動程序通過WinDriver內(nèi)核模塊與硬件進行通信，本驅(qū)動程序要實現(xiàn)的主要功能是從設備讀取指定的數(shù)據(jù)到計算機，并根據(jù)要求發(fā)送命令到設備控制寄存器對設備的各種狀態(tài)進行控制。
設備與計算機進行數(shù)據(jù)傳輸有2種模式：PIO模式和DMA(直接內(nèi)存訪問)模式。PIO模式主要實現(xiàn)計算機和數(shù)據(jù)采集卡之間的命令傳輸；DMA模式主要針對大塊數(shù)據(jù)傳輸，傳輸過程中不需要經(jīng)過CPU，數(shù)據(jù)直接從設備傳送到內(nèi)存中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾士?，可以充分利用PCIE數(shù)據(jù)帶寬。
為了能從設備中讀到數(shù)據(jù)，首先應該獲得設備的信息，設備信息主要包括廠家ID號，設備內(nèi)存映射空間，設備所在插槽號以及其他設備專用配置信息。只有獲得了設備信息才能實現(xiàn)對設備的訪問，這些信息通過下面2個函數(shù)得到：
void WD_PciScanCards函數(shù)用于檢測安裝于PCIE總線上的設備。Void WD_PciGetCardInfo函數(shù)獲取PCI設備的資源信息，例如內(nèi)存資源，I／O資源，中斷資源等。對設備信息的登記是通過結(jié)構(gòu)WD_CARD_REGISTER來實現(xiàn)，它包含了硬件的各項信息。這些信息可以通過第一步中的2個函數(shù)獲得。在確定WD_CARD_REGISTER結(jié)構(gòu)后調(diào)用函數(shù)WDCardRegister向Windriver Kernel登記設備。在得到了設備信息并且向WinDriver注冊了此設備后就可以在設備和計算機之間傳輸數(shù)據(jù)。
5 結(jié) 語
采用PCI express總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設備可以有效地提高數(shù)據(jù)的傳輸帶寬，解決總線帶寬不足瓶頸帶來的種種問題。文中的總線設計為1個通道的PCI express，雙向的讀寫速度為250 MB／s。后面的設計中會不斷提高Pcie總線的通道數(shù)，以滿足更高的總線設計需求。
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