專利名稱：一種采集端啟動(dòng)pci-e總線dma上傳數(shù)據(jù)的方法
—種采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明高速串行總線互聯(lián)及數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種采集端啟動(dòng)PC1-E 總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，目前的PCI總線和PC1-X總線在許多情況下已經(jīng) 不能滿足數(shù)據(jù)傳輸速度的要求，特別是在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)的技術(shù)需 求，因此PC1-E總線逐步代替PCI總線，并在各個(gè)場合得到廣泛的應(yīng)用。在高速數(shù)據(jù)采集 中，數(shù)據(jù)的上傳通常要用PC1-E總線的DMA傳輸模式才能數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。在一般的傳?過程中，都是一臺(tái)PC機(jī)作為上位機(jī)設(shè)備，利用FPGA作為數(shù)據(jù)采集的終端設(shè)備，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采 集的控制、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)上傳等操作，上位機(jī)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，都是上位機(jī)通 過PC1-E總線主動(dòng)發(fā)送命令給FPGA，即給采集端，然后FPGA送數(shù)據(jù)，在高速數(shù)據(jù)采集中，要 及時(shí)的把采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，也是采用該方法，上位機(jī)先寫命令給FPGA，然后再讀取上傳 的數(shù)據(jù)。這樣做存在許多的缺點(diǎn)由于PC1-E總線的特殊性，不能準(zhǔn)確的判斷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 中采集端中的存儲(chǔ)器中是否有數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)是否具備讀取的條件，經(jīng)常讀不到數(shù)據(jù)或者讀 取的數(shù)據(jù)一直是同一個(gè)，造成空讀以及誤讀；操作復(fù)雜，不方便；對(duì)上位機(jī)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 中采集端的資源不能很好的利用，造成資源浪費(fèi)。針對(duì)上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提出并設(shè)計(jì)了一種 采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法。
中國專利文獻(xiàn)庫公布了一種名稱為《一種基于PC1-E接口的LTE基帶終端模擬系 統(tǒng)》(專利申請?zhí)?01010619073. O)的發(fā)明專利申請技術(shù)，該發(fā)明專利申請技術(shù)公開了一種 基于PC1-E接口的LTE基帶終端模擬系統(tǒng)，該模擬系統(tǒng)包括PC主機(jī)，用于根據(jù)測試模式和 配置參數(shù)來控制基帶終端仿真器，并轉(zhuǎn)發(fā)上行和下行數(shù)據(jù)；基帶終端仿真器，用于對(duì)模擬系 統(tǒng)的物理層進(jìn)行測試，包括數(shù)字信號(hào)處理器，用于處理LTE基帶終端通信協(xié)議和相關(guān)的應(yīng) 用協(xié)議；現(xiàn)場可編程門陣列，用于并行處理高速數(shù)字信號(hào)和高重復(fù)性的數(shù)據(jù)運(yùn)算；PCI_E接 口，用于連接PC主機(jī)和基帶終端仿真器；eN0deB板，用于將下行數(shù)據(jù)發(fā)送至基帶終端仿真 器，并接收來自基帶終端仿真器的數(shù)據(jù)和性能反饋統(tǒng)計(jì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的模擬系 統(tǒng)既保證eNodeB設(shè)備的各項(xiàng)測試指標(biāo)，提高測試的效率，又可節(jié)約測試成本和占用空間。 其不足之處在于該發(fā)明專利沒有解決數(shù)據(jù)高速上傳的時(shí)候的PC機(jī)負(fù)荷過重、資源浪費(fèi)、數(shù) 據(jù)的空讀與誤讀等問題，PC1-E總線通信操作復(fù)雜，同時(shí)在PC主機(jī)通過PC1-E總線讀取數(shù) 據(jù)的時(shí)候還得發(fā)送相應(yīng)指令，造成傳輸效率的降低。發(fā)明內(nèi)容
為了解決高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中通過PC1-E總線實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)需要PC 機(jī)啟動(dòng)而造成的空讀、誤讀，操作復(fù)雜，資源浪費(fèi)，使得PC機(jī)負(fù)載增加等缺點(diǎn)，提升高速數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)上傳的效率，避免空讀與誤讀，提升FPGA及PC機(jī)的資源利用率，減輕PC 機(jī)的負(fù)載，使采集的數(shù)據(jù)上傳簡單易用，本發(fā)明提供一種采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法。
本發(fā)明的采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法包括硬件部分和控制軟件， 硬件部分中的FPGA、DDR對(duì)、數(shù)據(jù)采集接口、高速A/D轉(zhuǎn)換器組成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集端； PC機(jī)通過PC1-E接口與FPGA相連，F(xiàn)PGA通過IO 口分別與DDR對(duì)、數(shù)據(jù)采集接口相連，高速 A/D轉(zhuǎn)換器把采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過數(shù)據(jù)采集接口送給FPGA，在FPGA里預(yù) 處理后，這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到DDR對(duì)或FPGA內(nèi)部存儲(chǔ)空間里，存儲(chǔ)到一定數(shù)量后上傳給PC機(jī)； 控制軟件由FPGA內(nèi)部軟件及PC機(jī)中的上位機(jī)組成，F(xiàn)PGA內(nèi)部軟件中的PC1-E硬核執(zhí)行代 碼實(shí)現(xiàn)PC1-E通信，把采集到的數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)中的上位機(jī)或把上位機(jī)傳遞的指令及數(shù)據(jù) 下發(fā)給FPGA ；DMA寫模塊分別與PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間和DMA控制寄存器連接，PC1-E內(nèi)部存 儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊分別與PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間或DDR對(duì)的狀態(tài)寄存器、DMA控 制寄存器連接，PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊讀取PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間和DDR 對(duì)狀態(tài)寄存器的值，并把這個(gè)值送給PC1-E終端控制模塊，PC1-E終端控制模塊由這個(gè)值來 控制DMA控制寄存器，利用DMA控制寄存器控制DMA寫模塊，從而控制PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間 或DDR對(duì)把數(shù)據(jù)通過PC1-E總線上傳給PC機(jī)中的內(nèi)存空間。
所述的采集端啟動(dòng)DMA上傳數(shù)據(jù)的過程有如下步驟a)先利用上位機(jī)對(duì)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集端的控制值進(jìn)行寫配置；b)上位機(jī)啟動(dòng)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；c)在數(shù)據(jù)采集的過程中，利用PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊對(duì)PC1-E內(nèi) 部存儲(chǔ)空間或者DDR對(duì)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并讀取狀態(tài)值；d)PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊把該實(shí)時(shí)讀取的狀態(tài)信息傳遞給PC1-E 終端控制模塊，PC1-E終端控制模塊判斷該狀態(tài)是否是達(dá)到DMA模式上傳數(shù)據(jù)的狀態(tài)，若是 則寫相應(yīng)的DMA模式上傳的寄存器值給DMA控制寄存器，DMA控制寄存器控制DMA寫模塊進(jìn) 而實(shí)現(xiàn)PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間或者給DDR對(duì)中的某個(gè)DDR數(shù)據(jù)利用DMA模式上傳給PC機(jī)；e)此次DMA模式數(shù)據(jù)上傳完畢后,上傳一個(gè)結(jié)束標(biāo)志給PC機(jī)中上位機(jī)任意指定的內(nèi)存 地址位置，該結(jié)束標(biāo)志是一個(gè)32bit數(shù)據(jù)；f)上位機(jī)(8)獲取該標(biāo)志后對(duì)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀??；g)如果上位機(jī)沒有給出結(jié)束命令則返回C)，如果要從新設(shè)置狀態(tài)則返回a)。
所述的PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間或DDR對(duì)的狀態(tài)寄存器可以選擇設(shè)置，其設(shè)置值可以 根據(jù)存入PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間或DDR對(duì)的個(gè)數(shù)進(jìn)行判定，判斷該狀態(tài)寄存器的狀態(tài)與上位 機(jī)給出的狀態(tài)一樣，則開始上傳，不同則保持當(dāng)前狀態(tài)。
所述的DDR對(duì)主要用來掛在FPGA上，為二個(gè)或者四個(gè)或八個(gè)，PC機(jī)中的上位機(jī)讀 取DDR對(duì)中的數(shù)據(jù)時(shí)采用乒乓操作。
所述的PC1-E的硬核執(zhí)行代碼形成FPGA內(nèi)部符合PC1-E技術(shù)指標(biāo)的接口邏輯與 協(xié)議，實(shí)現(xiàn)PC1-E的通信。
本發(fā)明中的FPGA是指Xilinx公司或者Altera公司產(chǎn)品中具有PC1-E總線IP核 的FPGA，主要對(duì)PC1-E接口、DDR對(duì)、數(shù)據(jù)采集接口、高速A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制。
本發(fā)明中的PC機(jī)一般是指X86架構(gòu)、具有存儲(chǔ)器、內(nèi)存等單元的主控系統(tǒng)，可以在 該系統(tǒng)中對(duì)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行操作與處理。
本發(fā)明中的PC1-E接口還包括電氣相同而物理結(jié)構(gòu)不同的CPC1-E接口，一般是四通道或八通道，目前特指PC1-E1. O和PC1-E2. O,總線頻率為1. 25GHz或者2. 5GHz。
本發(fā)明中的DDR對(duì)主要用來掛在FPGA上，為二個(gè)或者四個(gè)或八個(gè)，對(duì)高速數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)多采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速存取，中快速存取的過程中，F(xiàn)PGA中任意設(shè)置一個(gè)內(nèi)部狀態(tài) 寄存器，針對(duì)DDR對(duì)中的DDR的狀態(tài)進(jìn)行描述，描述的實(shí)現(xiàn)方法可以對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)進(jìn)行 計(jì)數(shù)，其狀態(tài)為空、半滿、滿。PC機(jī)中的上位機(jī)讀取DDR對(duì)中的數(shù)據(jù)時(shí)可以進(jìn)行乒乓操作， 來避免丟數(shù)等問題的出現(xiàn)。
本發(fā)明中所述的PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間或DDR對(duì)的狀態(tài)寄存器可以隨便設(shè)置，其值 可以根據(jù)存入PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間或DDR對(duì)個(gè)數(shù)進(jìn)行判定，舉例gPC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間或 DDR對(duì)存儲(chǔ)空間為1024個(gè)16bit寬，此處狀態(tài)寄存器可以設(shè)置成3bit，則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)為O時(shí) 為空，狀態(tài)寄存器可以為001,數(shù)據(jù)為512時(shí)為半滿,狀態(tài)寄存器可以為010,為1023時(shí)為滿 狀態(tài)，狀態(tài)寄存器可以為100，此處的狀態(tài)寄存器可以根據(jù)實(shí)際的存儲(chǔ)空間設(shè)置成任意模式 的寄存器，只要能表達(dá)出各個(gè)狀態(tài)不一樣即可，在PC1-E終端控制模塊進(jìn)行狀態(tài)判定時(shí)，只 需要把上位機(jī)首先給的狀態(tài)進(jìn)行解析，最后解析成與此處狀態(tài)寄存器的格式一樣即可，判 斷時(shí)狀態(tài)寄存器的狀態(tài)與上位機(jī)給出并解析過的狀態(tài)一樣，則開始上傳，不同則默認(rèn)。
本發(fā)明中的數(shù)據(jù)采集接口主要指高速并行A/D接口，用來連接一個(gè)或者多個(gè)并行 接口的高速A/D轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明中的PC機(jī)中的上位機(jī)中VC平臺(tái)上編寫，采用C語言編寫而成。
本發(fā)明中的PC1-E的硬核執(zhí)行代碼是用來編譯產(chǎn)生FPGA與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的 PC1-E總線的。
本發(fā)明中的PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間是指FPGA中為少數(shù)數(shù)據(jù)DMA傳輸所用的FIFO， 該FIFO的狀態(tài)接口對(duì)外接出，如半滿、空、滿等狀態(tài)都能讀出，用來作為采集數(shù)據(jù)的緩存， 等FIFO有一定數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行上傳。
本發(fā)明中的DMA寫模塊主要是利用該模塊控制PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間或者DDR對(duì)中 的某個(gè)DDR，控制其讀出時(shí)序，使其數(shù)據(jù)通過PC1-E輸出，送給PC機(jī)中的內(nèi)存中。
本發(fā)明中的DMA控制寄存器主要是用來驅(qū)動(dòng)DMA寫模塊的，從而產(chǎn)生進(jìn)行整個(gè)DMA 傳輸。
本發(fā)明中的PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊主要對(duì)PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空 間、DDR對(duì)、高速A/D轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)進(jìn)行讀取，并把這些狀態(tài)送給PC1-E終端控制模塊，從而 對(duì)DMA控制寄存器進(jìn)行控制。
本發(fā)明的一種采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)從高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)中采集端自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)，不用上位機(jī)每次都進(jìn)行命令操作，中設(shè)計(jì)過程中PC1-E 內(nèi)部存儲(chǔ)空間或DDR對(duì)可以二選其一，也可以兩者都選擇，然后實(shí)現(xiàn)的時(shí)候根據(jù)實(shí)際情況 進(jìn)行設(shè)置狀態(tài)，本發(fā)明操作性強(qiáng)、避免了數(shù)據(jù)的空讀與誤讀、減輕了 PC機(jī)的負(fù)載、減少了 FPGA資源的利用。


圖1為本發(fā)明的采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法硬件結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法軟件結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明的采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法程序流程框圖；圖中，1. PC 機(jī) 2. PC1-E 接口 3.采集端 4. FPGA 5. DDR 對(duì) 6. 數(shù)據(jù)采集接口 7.高速A/D轉(zhuǎn)換器 8.上位機(jī) 9. PC1-E的硬核執(zhí)行代碼 10. PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間 11. DMA寫模塊 12. DMA控制寄存器 13. PC1-E 終端控制模塊 14. PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
圖1為本發(fā)明的一種采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法硬件結(jié)構(gòu)框圖， 圖2為本發(fā)明的一種采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法軟件結(jié)構(gòu)框圖。
本發(fā)明的采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法包括硬件部分和軟件部分， 硬件部分含有PC機(jī)1、PC1-E接口 2、FPGA4、DDR對(duì)5、數(shù)據(jù)采集接口 6、高速A/D轉(zhuǎn)換器7，其 中FPGA4、DDR對(duì)5、數(shù)據(jù)采集接口 6、高速A/D轉(zhuǎn)換器7組成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集端3，PC 機(jī)I通過PC1-E接口 2與FPGA4相連，DDR對(duì)5通過FPGA4的IO 口與FPGA4相連，數(shù)據(jù)采集 接口 6通過IO 口與FPGA4相連，高速A/D轉(zhuǎn)換器7與數(shù)據(jù)采集接口 6連接，高速A/D轉(zhuǎn)換器 7采集輸入的信號(hào)，把這些采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集接口 6送給FPGA4，然 后FPGA4把這些數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理等操作后送給DDR對(duì)5或FPGA內(nèi)部存儲(chǔ)空間10，然后又將 這些數(shù)據(jù)讀出送給PC機(jī)I ;軟件部分含有FPGA4內(nèi)部的軟件及PC機(jī)I中的上位機(jī)8，F(xiàn)PGA4 內(nèi)部的軟件包含PC1-E的硬核執(zhí)行代碼9、PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10、DMA寫模塊11、DMA控制 寄存器12、PC1-E終端控制模塊13、PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊14，PC1-E 的硬核執(zhí)行代碼9形成FPGA4內(nèi)部符合PC1-E總線技術(shù)指標(biāo)的接口邏輯與協(xié)議，實(shí)現(xiàn)PC1-E 的通信，把采集到的數(shù)據(jù)利用PC1-E總線上傳給PC機(jī)I中的上位機(jī)8或把上位機(jī)8傳遞的 指令及數(shù)據(jù)發(fā)給FPGA4內(nèi)部的各個(gè)模塊，DMA寫模塊11連接著PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10與 DMA控制寄存器12，PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊14連接PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空 間10或DDR對(duì)5的狀態(tài)寄存器，還連接到DMA控制寄存器12，從而PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與 DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊14讀取PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10與DDR對(duì)5狀態(tài)寄存器的值，并把這個(gè) 值送給PC1-E終端控制模塊13，PC1-E終端控制模塊13根據(jù)PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì) 狀態(tài)接口模塊14的所送的值來控制DMA控制寄存器12，利用DMA控制寄存器12控制DMA 寫模塊11，從而控制PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10或DDR對(duì)5把數(shù)據(jù)通過PC1-E總線上傳給PC 機(jī)I中的內(nèi)存空間，需要的時(shí)候直接讀取即可。
如圖3所示，圖3為本發(fā)明的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上 傳數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方法程序流程框圖，本發(fā)明所提供的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集端啟動(dòng)PC1-E 總線DMA上傳數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方法包含如下幾步O先利用上位機(jī)8對(duì)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集端3的控制值進(jìn)行寫配置，即由上位 機(jī)8確定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集的狀態(tài)并把這個(gè)狀態(tài)值送給PC1-E終端控制模塊13，確定對(duì) PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10還是對(duì)DDR對(duì)5進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控(即讀取哪個(gè)存儲(chǔ)器的狀態(tài)值)，確定 這些存儲(chǔ)空間是滿狀態(tài)進(jìn)行上傳還是半滿上傳；2)上位機(jī)8啟動(dòng)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；3)在數(shù)據(jù)采集的過程中，利用PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊14對(duì)PC1-E 內(nèi)部存儲(chǔ)空間10或者DDR對(duì)5的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并讀取狀態(tài)值；4)PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊14把該實(shí)時(shí)讀取的狀態(tài)信息傳遞給 PC1-E終端控制模塊13，PC1-E終端控制模塊13判斷該狀態(tài)是否是達(dá)到DMA模式上傳數(shù)據(jù) 的狀態(tài)，若是則寫相應(yīng)的DMA模式上傳的寄存器值給DMA控制寄存器12，DMA控制寄存器12 控制DMA寫模塊11進(jìn)而實(shí)現(xiàn)PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10或者給DDR對(duì)5中的某個(gè)DDR數(shù)據(jù)利 用DMA模式上傳給PC機(jī)；5)此次DMA模式數(shù)據(jù)上傳完畢后,上傳一個(gè)結(jié)束標(biāo)志給PC機(jī)I中上位機(jī)8任意指定的 內(nèi)存地址位置，該結(jié)束標(biāo)志是一個(gè)32bit數(shù)據(jù)；6)上位機(jī)8獲取該標(biāo)志后對(duì)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取；7)如果上位機(jī)沒有給出結(jié)束命令則返回3)，如果要從新設(shè)置狀態(tài)則返回I)。
本發(fā)明中的FPGA4是指Xilinx公司或者Altera公司產(chǎn)品中具有PC1-E總線IP 核的FPGA，主要對(duì)PC1-E接口 2、DDR對(duì)5、數(shù)據(jù)采集接口 6、高速A/D轉(zhuǎn)換器7進(jìn)行控制，同 時(shí)接收上位機(jī)8給出的命令。
本發(fā)明中的PC機(jī)I 一般是指X86架構(gòu)、具有存儲(chǔ)器、內(nèi)存等單元的主控系統(tǒng)，可以 在該系統(tǒng)中對(duì)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行操作與處理。
本發(fā)明中的PC1-E接口 2還包括電氣相同而物理結(jié)構(gòu)不同的CPC1-E接口，一般是 四通道或者八通道，目前特指PC1-E1.0和PC1-E2. 0，總線頻率為1. 25GHz或者2. 5GHz。
本發(fā)明中的DDR對(duì)5主要用來掛在FPGA4上，為二個(gè)或者四個(gè)或八個(gè)，對(duì)高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)多采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速存取，首先FPGA4要把采集的數(shù)據(jù)放入DDR對(duì)5或者PC1-E 內(nèi)部存儲(chǔ)空間10中進(jìn)行緩存，然后再快速上傳，在快速存取的過程中，F(xiàn)PGA4中任意設(shè)置一 個(gè)內(nèi)部狀態(tài)寄存器，針對(duì)DDR對(duì)中的DDR的狀態(tài)進(jìn)行描述，描述的實(shí)現(xiàn)方法可以對(duì)存儲(chǔ)的數(shù) 據(jù)個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)來表示其狀態(tài)為空、半滿、滿。PC機(jī)I中的上位機(jī)8讀取 DDR對(duì)5中的數(shù)據(jù)時(shí)可以進(jìn)行乒乓操作，來避免丟數(shù)等問題的出現(xiàn)。
本發(fā)明中的數(shù)據(jù)采集接口 6主要指高速并行A/D接口，用來連接一個(gè)或者多個(gè)并 行接口的高速A/D轉(zhuǎn)換器7。
本發(fā)明中的PC機(jī)I中的上位機(jī)8在VC平臺(tái)上采用C語言編寫而成。
本發(fā)明中的PC1-E的硬核執(zhí)行代碼9是用來編譯產(chǎn)生FPGA與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 的PC1-E總線的，可以直接用FPGA中的IP Core產(chǎn)生。
本發(fā)明中的PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10是指FPGA4中為少數(shù)數(shù)據(jù)DMA傳輸所用的 FIFO，該FIFO的狀態(tài)接口對(duì)外接出，如半滿、空、滿等狀態(tài)都能讀出，用來作為采集數(shù)據(jù)的 緩存，等FIFO有一定數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行上傳。
本發(fā)明中所述的PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10或DDR對(duì)5的狀態(tài)寄存器可以隨便設(shè)置， 其值可以根據(jù)存入PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10或DDR對(duì)5個(gè)數(shù)進(jìn)行判定，舉例若PC1-E內(nèi)部 存儲(chǔ)空間10或DDR對(duì)5存儲(chǔ)空間為1024個(gè)16bit寬，此處狀態(tài)寄存器可以設(shè)置成3bit， 則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)為O時(shí)為空,狀態(tài)寄存器可以為001,數(shù)據(jù)為512時(shí)為半滿,狀態(tài)寄存器可以為 010，為1023時(shí)為滿狀態(tài)，狀態(tài)寄存器可以為100，此處的狀態(tài)寄存器可以根據(jù)實(shí)際的存儲(chǔ) 空間設(shè)置成任意模式的寄存器，只要能表達(dá)出各個(gè)狀態(tài)不一樣即可，在PC1-E終端控制模 塊13進(jìn)行狀態(tài)判定時(shí)，只需要把上位機(jī)8首先給的狀態(tài)進(jìn)行解析，最后解析成與此處狀態(tài) 寄存器的格式一樣即可，判斷時(shí)狀態(tài)寄存器的狀態(tài)與上位機(jī)8給出并解析過的狀態(tài)一樣， 則開始上傳，不同則默認(rèn)。
本發(fā)明中的DMA寫模塊11主要是利用該模塊控制PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10或者 DDR對(duì)5中的某個(gè)DDR，控制其讀出時(shí)序，使其數(shù)據(jù)通過PC1-E輸出，送給PC機(jī)中的內(nèi)存中。
本發(fā)明中的DMA控制寄存器12主要是用來驅(qū)動(dòng)DMA寫模塊11的，從而產(chǎn)生進(jìn)行 整個(gè)DMA傳輸，實(shí)現(xiàn)過程中只需要在DMA控制寄存器12填入PC1-E的IP Core需要的寄存 器值，然后DMA控制寄存器12啟動(dòng)DMA寫模塊11，從而控制PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間10或者 DDR對(duì)5的讀信號(hào)控制有效。
本發(fā)明中的PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊14主要對(duì)PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ) 空間10、DDR對(duì)5的狀態(tài)寄存器的值進(jìn)行讀取，并把這些狀態(tài)送給PC1-E終端控制模塊13， 從而對(duì)DMA控制寄存器12進(jìn)行控制。
權(quán)利要求
1.一種采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法，包括硬件部分和控制軟件，硬件部分中的FPGA (4 )、DDR對(duì)(5 )、數(shù)據(jù)采集接口( 6 )、高速A/D轉(zhuǎn)換器(7 )組成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集端(3);PC機(jī)(I)通過PC1-E接口(2)與FPGA (4)相連，F(xiàn)PGA (4)通過IO 口分別與DDR對(duì)(5)、數(shù)據(jù)采集接口(6)相連，高速A/D轉(zhuǎn)換器(7)把采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過數(shù)據(jù)采集接口(6)送給FPGA (4)，在FPGA (4)里預(yù)處理后，這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到DDR 對(duì)(5)或FPGA內(nèi)部存儲(chǔ)空間(10)里，存儲(chǔ)到一定數(shù)量后上傳給PC機(jī)(I);控制軟件含有FPGA (4)內(nèi)部軟件及PC機(jī)(I)中的上位機(jī)(8)，F(xiàn)PGA (4)內(nèi)部軟件中的PC1-E硬核執(zhí)行代碼(9)實(shí)現(xiàn)PC1-E通信，把采集到的數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)(I)中的上位機(jī)(8)或把上位機(jī)⑶傳遞的指令及數(shù)據(jù)下發(fā)給FPGA (4);DMA寫模塊(11)分別與PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間(10)和DMA控制寄存器(12)連接，PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊 (14)分別與PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間(10)或DDR對(duì)(5)的狀態(tài)寄存器、DMA控制寄存器(12) 連接，PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊(14)讀取PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間(10)和 DDR對(duì)(5)狀態(tài)寄存器的值，并把這個(gè)值送給PC1-E終端控制模塊(13)，PC1-E終端控制模塊(13)由這個(gè)值來控制DMA控制寄存器(12)，利用DMA控制寄存器(12)控制DMA寫模塊(11)，從而控制PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間(10)或DDR對(duì)(5)把數(shù)據(jù)通過PC1-E總線上傳給PC機(jī) (O中的內(nèi)存空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法，其特征在于所述的采集端啟動(dòng)DMA上傳數(shù)據(jù)的過程有如下步驟a)先利用上位機(jī)(8)對(duì)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集端(3)的控制值進(jìn)行寫配置；b)上位機(jī)(8)啟動(dòng)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；c)在數(shù)據(jù)采集的過程中，利用PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊(14)對(duì) PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間(10)或者DDR對(duì)(5)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并讀取狀態(tài)值；d)PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間與DDR對(duì)狀態(tài)接口模塊(14)把該實(shí)時(shí)讀取的狀態(tài)信息傳遞給 PC1-E終端控制模塊(13)，PC1-E終端控制模塊(13)判斷該狀態(tài)是否是達(dá)到DMA模式上傳數(shù)據(jù)的狀態(tài)，若是則寫相應(yīng)的DMA模式上傳的寄存器值給DMA控制寄存器(12)，DMA控制寄存器(12)控制DMA寫模塊(11)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間(10)或者給DDR對(duì)(5)中的某個(gè)DDR數(shù)據(jù)利用DMA模式上傳給PC機(jī)；e)此次DMA模式數(shù)據(jù)上傳完畢后，上傳一個(gè)結(jié)束標(biāo)志給PC機(jī)(I)中上位機(jī)(8)任意指定的內(nèi)存地址位置，該結(jié)束標(biāo)志是一個(gè)32bit數(shù)據(jù)；f)上位機(jī)(8)獲取該標(biāo)志后對(duì)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀??；g)如果上位機(jī)沒有給出結(jié)束命令則返回C)，如果要從新設(shè)置狀態(tài)則返回a)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法，其特征在于所述的PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間(10)或DDR對(duì)(5)的狀態(tài)寄存器可以選擇設(shè)置，其設(shè)置值可以根據(jù)存入PC1-E內(nèi)部存儲(chǔ)空間(10)或DDR對(duì)(5)的個(gè)數(shù)進(jìn)行判定，判斷該狀態(tài)寄存器的狀態(tài)與上位機(jī)(8)給出的狀態(tài)一樣，則開始上傳，不同則保持當(dāng)前狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采集端啟動(dòng)PC1-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法，其特征在于所述的DDR對(duì)(5)主要用來掛在FPGA (4)上，數(shù)量為兩個(gè)、四個(gè)或八個(gè)，PC機(jī)(I)中的上位機(jī)(8)讀取DDR對(duì)(5)中的數(shù)據(jù)時(shí)采用乒乓操作。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種采集端啟動(dòng)PCI-E總線DMA上傳數(shù)據(jù)的方法，包含硬件部分和軟件部分，硬件部分含有PC機(jī)、PCI-E接口，及由FPGA、DDR對(duì)、數(shù)據(jù)采集接口、高速A/D轉(zhuǎn)換器組成的采集端，采集端通過PCI-E接口與PC機(jī)相連，而采集端內(nèi)部各個(gè)組成部分協(xié)同工作進(jìn)行數(shù)據(jù)的高速采集并完成數(shù)據(jù)的DMA高速上傳；軟件部分含有FPGA內(nèi)部的軟件及PC機(jī)中的上位機(jī)，F(xiàn)PGA內(nèi)部的軟件完成PCI-E總線的協(xié)議控制、時(shí)序控制，并設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的狀態(tài)監(jiān)控機(jī)制與采集端啟動(dòng)DMA模式上傳數(shù)據(jù)的機(jī)制，通過對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)狀態(tài)的監(jiān)控判斷是否滿足DMA上傳條件，若滿足則進(jìn)行DMA上傳。本發(fā)明操作性強(qiáng)、避免了數(shù)據(jù)的空讀與誤讀、減輕了PC機(jī)的負(fù)載、減少了FPGA資源的利用。
文檔編號(hào)G06F13/40GK103019990SQ20121040782
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者嚴(yán)發(fā)寶, 陳剛, 張京, 陳先玉, 陳航, 周勇 申請人:綿陽市維博電子有限責(zé)任公司