[發(fā)明專利]通過PCI總線與計算機進行通信的多通道數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310086632.X
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103164375A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄢社鋒;馬曉川;林格平;楊力;彭承彥;蔣理
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38
• 代理公司: 北京法思騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PCI總線技術(shù)和基于FPGA的開發(fā)設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及利用FPGA實現(xiàn)DAC芯片控制和數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聲納上的數(shù)字信號處理機應(yīng)用于實際情況之前，對現(xiàn)實的水聲環(huán)境進行仿真，得到近似的噪聲、混響等參數(shù)，進而在陸上進行試驗是聲納系統(tǒng)的一個重要方面。仿真系統(tǒng)的硬件設(shè)備就要求數(shù)據(jù)由計算機到信號處理機的傳輸、由數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換。高精度、多通道、高速、可靠的傳輸和轉(zhuǎn)換設(shè)備一直是仿真系統(tǒng)的一個難題。

現(xiàn)有的硬件設(shè)備由高性能計算機、PCI總線高速數(shù)據(jù)傳輸卡和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路板等組成。高性能計算機根據(jù)相應(yīng)參數(shù)計算數(shù)據(jù)，然后將回波信號通過PCI總線發(fā)送到高速數(shù)據(jù)傳輸卡。高速數(shù)據(jù)傳輸卡通過將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路板（注意到它們之間經(jīng)過了傳輸線纜和接插件）。再由數(shù)模轉(zhuǎn)換電路板將信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號。圖1描述了該設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

該方案的優(yōu)點是設(shè)計思路簡單，易于實現(xiàn)。PCI總線高速數(shù)據(jù)傳輸卡上和DAC轉(zhuǎn)換電路板上各有一塊FPGA芯片，每個芯片負(fù)責(zé)一種功能。這樣，每塊電路板都可以單獨拿出來實現(xiàn)一種功能。但是也正因為如此，當(dāng)這套板卡用于某一種用途的時候就暴露出其缺點，主要缺點如下：

（1）需要一塊PCI數(shù)據(jù)傳輸板卡和一塊DAC板卡，成本較高。

（2）兩塊板卡之間的通信需要用LVDS（低電壓差分信號）進行通信，握手信號的處理上較為繁瑣。

（3）需要制作專門的數(shù)模轉(zhuǎn)換板卡機箱，便攜性和可靠性較差。

（4）需要傳輸線纜和接插件。

（5）套路老舊，易于模仿。方案的實現(xiàn)方法簡單易懂，極易被人模仿造成市場的無序競爭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了克服老舊方案的這些局限性，創(chuàng)新性地將PCI總線的功能和數(shù)模轉(zhuǎn)換功能集成在一張板卡上，省去了傳輸線纜和接插件，這樣既節(jié)約了成本，又滿足了對產(chǎn)品的便攜性和可控性的要求。

具體而言，本發(fā)明提出了一種通過PCI總線與計算機進行通信的多通道數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，該裝置包括高速數(shù)據(jù)傳輸模塊(201)和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(202)以及控制模塊(203)，其中

高速數(shù)據(jù)傳輸模塊(201)用于通過PCI總線接收高性能計算機所發(fā)送的信號數(shù)據(jù)；

數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(202)用于接收來自所述高速數(shù)據(jù)傳輸模塊(201)的回波數(shù)字信號，然后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為模擬信號并輸出；

控制模塊(203)用于控制所述信號數(shù)據(jù)的寄存器讀寫、所述信號數(shù)據(jù)向FIFO的讀寫以及對數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(202)轉(zhuǎn)換功能的控制。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其中所述高速數(shù)據(jù)傳輸模塊201進一步由PCI接口模塊(301)、傳輸控制模塊(302)和SRAM存儲模塊(303)構(gòu)成，其中

PCI接口模塊(301)用于通過PCI總線實現(xiàn)板卡與計算機之間的通信，數(shù)據(jù)通過所述PCT接口模塊由計算機傳輸?shù)桨蹇ǎ?/p>

傳輸控制模塊(302)用于數(shù)據(jù)的寄存器讀寫、FIFO讀寫以及控制數(shù)據(jù)流向；

SRAM存儲模塊(303)用于暫存數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)完整、無誤、快速、有序的存儲。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊202進一步由數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模塊(401)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路控制模塊(402)構(gòu)成，其中

數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模塊(401)用于將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬數(shù)據(jù)，由多通道的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成；

數(shù)模轉(zhuǎn)換電路控制模塊(402)用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模塊(401)中數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片引腳電平的控制，從而實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的時序控制。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其中所述控制模塊203由傳輸控制模塊(601)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路控制模塊(602)以及FIFO模塊(603)構(gòu)成，其中

傳輸控制模塊(601)用于控制數(shù)據(jù)的寄存器讀寫和FIFO讀寫，當(dāng)所述PCI接口模塊(301)工作在主機單次循環(huán)讀寫直傳模式下的時候，通過對所述PCI接口模塊(301)的接口芯片管腳電平進行控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的讀寫控制；

數(shù)模轉(zhuǎn)換電路控制模塊(602)用于對數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用到的芯片管腳電平進行控制；

FIFO模塊(603)用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)塊先入先出式的傳輸，由FPGA芯片上自帶的FIFO和外部的SRAM存儲模塊(303）共同實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其中所述高速數(shù)據(jù)傳輸模塊(201)接收的數(shù)據(jù)大小為2的冪次方，并且不小于128K字節(jié)。