基于高速PCIE设备的驱动开发与研究

admin · 发表于 2023-9-23 22:01:55

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雅宝题库解析：
随着计算机技术的飞速发展，高速数据采集、实时信息显示等领域对计算机总线速率提出了越来越高的要求。在高速传输系统中，传统的PCI总线已不能满足人们对工作频率和带宽的要求。作为新一代高速串行总线，PCI Express总线解决了PCI总线带宽在工控领域所带来的瓶颈题目，所以它在数据采集等领域有着非常广阔的应用前景，研究基于PCI Express总线的设备有着非常重要的意义。本文以红外图像采集系统为依托，对LVDS图像信号采集卡进行开发研制。首先基于对PCI Express总线的结构和特点进行分析，选择PEX8311作为桥接芯片，实现Local端与PCI Express端的数据交换。根据PEX8311支持的传输模式，介绍了其配置空间的软件配置方法和EEPROM的配置及固化，最后阐述了设备的硬件设计及工作原理。其次，本文基于PCI Express总线设备高速传输、数据量大的特点，确定了软件设计方案，提出应用基于共享缓冲的DMA传输方式。详述了PCI Express设备利用新型驱动模型WDF在Windows系统下的驱动开发，包括I/O处理、即插即用、电源管理、中断处理、DMA传输等方面。与WDM驱动模型相比，WDF在稳定性、可靠性、可移植性方面都有很大的改良。在驱动设计中，将中断与DMA相结合，实现了单周期读写、四周期突发读写、连续突发读写等三种模式的局部总线数据传输。同时，增加了发送功能，设备可作为数据源，形成自检。再次，本文设计了功能较为完善的应用程序，包括接口层和应用层。接口层封装了通信模块，为用户提供了简洁、丰富的接口函数。在数据采集单元，设计了双事件等待的方法来避免线程死锁的题目，同时增加缓存以减少回调频数，从而提高CPU的运行效率。应用层主要针对数据采集和对图像信号的分析、显示、回放等功能进行了界面的设计。最后，通过对基于高速PCI Express总线的设备进行大量实验，分析了软件设计方案的可行性，实验证明软件构架的吞吐量大于系统要求，保证了数据传输的正确性。经过多次长时间不间断测试，设备运行稳定、可靠。结果表明，该设备的最高传输速率峰值可达264MB/s，可以广泛应用于测控领域中。

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