文档介绍：基于 PCI Express 总线高速数据
采集系统的设计

重庆大学硕士学位论文
(学术学位)

学生姓名:牛晓军
指导教师:杨力生研究员
副导师:张承畅博士
专业:电路与系统
学科门类:工学

重庆大学通信工程学院
二 O 一三年四月
Design and Implementation of a High-speed
Data Acquisition System Based on PCI
Express Bus

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Engineering
By
Niu Xiaojun

Supervised by Prof. Yang Lisheng
Assistant Supervised by Chengchang
Specialty: Circuits and Systems

College munication Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
April, 2013
中文摘要

摘要

随着数据通信技术的发展,数据采集技术已经在各个领域中得到广泛的应用
尤其是在现代雷达采集系统中,采集存储器性能的好坏直接影响到整个系统的性
能。现代雷达采集系统面临着高速、大容量数据流的运算与处理问题,对传输速
度和带宽有更高的要求,如何快速的将采集到的大量数据进行分析处理,成为制
约系统性能以及进一步提高及系统实现功能的瓶颈。在此背景下,本论文设计了
基于 PCI Express 总线的高速数据采集卡。
本论文在认真调研国内外相关领域研究现状的基础上,并综合考虑性能和成
本等因素,确定了用专用的总线协议芯片 PEX8311 来设计 PCI Express 总线接口,
并用 FPGA 来控制整个电路时序。本论文的硬件部分设计采用了模块化的设计结
构,将硬件系统分为数据采集、信号数据缓存、PCI Express 总线接口以及本地总
线控制逻辑等主要模块。PCI Express 总线接口的 PCB 设计和本地端时序逻辑对
PEX8311 的配置是本设计中的重点和难点。系统软件部分主要包括系设备驱动程
序和用户应用程序的设计开发,设备驱动程序的开发使用 Driver Studio 开发环境
并遵循 WDM 驱动程序的开发模型;应用程序开发的设计采用异步的 I/O 操作和多
线程的设计架构,增强了交互性并且提高数据处理的效率。最后,我们利用 PLX
公司的 PLXMON 测试平台对设计的 PCI Express 高速采集卡的传输性能进行测试。

关键词:PCI Express 总线,PEX8311,FPGA,高速数据采集

I
重庆大学硕士学位论文

II
英文摘要

ABSTRACT

Along with the development of munications, the techniques of data
acquisition have been widely used in various fields,especially in the modern radar
system,the performance of acquisition storage which is good or bad directly affects the
performance of the whole radar acquisition system is faced with the
problems how the high- speed and large capacity of data flow is operated and dealde
with,thus there is a higher demand of transmission rateand bandwidth,how fast a large
amounts of collected data will be analyzed and processed e the bottleneck which
is th