基于PCIe总线的数据采集卡设计与实现
CSTR:
作者:
作者单位:

(1.北京信息科技大学 光电测试技术北京市重点实验室, 北京 100192; ;2.生物医学检测技术及仪器 北京实验室, 北京 100192)

作者简介:

肖明国(1989-),男,湖北襄阳人,硕士研究生,主要从事生物医学检测仪器方向的研究。[FQ)]

基金项目:

北京市属高等学校创新团队建设与教师职业发展计划项目(IDHT20130518);教育部长江学者和创新团队发展计划(IRT1212);北京市教委科研计划项目(KM201511232006)。


PCIe Bus Data Acquisition Card Design and Implementation
Author:
Affiliation:

(1.Beijing Key Laboratory for Optoelectronic Test Technology, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100192, China;2.Beijing Laboratory for Biomedical Detection Technology and Instrument, Beijing 100192,China)

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    摘要:

    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。

    Abstract:

    In order to achieve multi-channel high-speed optical signal acquisition, a data acquisition system based on PCIe bus is established and its applied algorithms such as low-speed Slave channel and high-speed DMA channel are investigated. First, based on hardware structure and basic operating principle of data acquisition card, the algorithms of data transmission problems for PCIe bus are presented.Then,the principles and algorithms of low-speed Slave channel and high-speed DMA channel are analyzed. Function simulation and online simulation of the data transmission algorithm is successfully fulfilled with Modelsim and SignalTap.Finally,plug the data acquisition card into PC for the actual test.Experimental results indicate that the data acquisition system’s peak bandwidth based on PCIe bus with X4 mode is 615.38 MB/s. It can satisfy the system requirements of strong stabilization, high bandwidth, as well as modularization.

    参考文献
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    [4] 马航,季振宇,史学涛,等.一种基于FPGA控制的多路并行数据采集设计方法.医疗卫生装备,2014(2):1-3.
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    [9] 郝晓鹏.基于SignalTap Ⅱ和Modelsim的联合仿真技术.计算机与网络,2014,(13):46-48.
    引证文献
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引用本文

肖明国,董明利,刘锋,娄小平,祝连庆.基于PCIe总线的数据采集卡设计与实现计算机测量与控制[J].,2016,24(3):252-254, 266.

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  • 收稿日期:2015-10-12
  • 最后修改日期:2015-11-06
  • 在线发布日期: 2016-07-27
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