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基于PCI总线的多串口通讯卡的研究与实现

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第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2本领域的研究现状及本文的创新点

1.3论文的主要研究工作

1.4论文结构安排

1.5本章小结

第二章PCI局部总线概述

2.1 PCI局部总线特点

2.2 PCI总线信号定义

2.3 PCI总线传输协议

2.3.1 PCI总线基本传输机制

2.3.2 PCI物理地址空间

2.3.3 PCI总线仲裁

2.4配置空间

2.5本章小结

第三章PCI多串口卡的硬件设计

3.1 PCI多串口卡总线接口的选择

3.1.1 PCI9052接口芯片介绍

3.1.2 PCI9052在多串口卡中的主要功能

3.2 PCI多串口卡的硬件系统设计

3.2.1硬件系统整体框架

3.2.2 PCI9052与PCI总线接口

3.2.3 PCI9052与EEPROM接口

3.2.4 PCI9052与Local总线接口

3.2.5逻辑控制模块的设计

3.2.6输入输出模块的设计

3.3多串口卡PCB板的制作中的关键问题

3.3.1 PCI板卡及其连接器的类型

3.3.2 PCI多串口卡的走线布局及去耦

3.3.3上拉和下拉电阻的运用

3.4本章小结

第四章Windows下的PCI多串口卡驱动开发

4.1 Window NT系统结构概述

4.2 WDM设备驱动程序概述

4.2.1 WDM驱动程序的分层结构

4.2.2 WDM驱动程序的执行流程

4.3 WDM没备驱动程序类库介绍

4.3.1驱动类(KDriver)

4.3.2设备类(KDevice)

4.3.4物理设备对象类(KPdo)

4.3.4 I/O请求类(KIrp)

4.3.5物理地址类(KPeripheralAddress)

4.3.6中断类(KInterrupt)

4.3.7分发对象类(KDispatcherObject)

4.3.8自旋锁类(KSpinLock)和取消自旋锁类(CaficelSpinLock)

4.4应用DriverStudio开发PCI设备驱动程序

4.4.1 DriverStudio编译环境的建立

4.4.2利用DriverWorks生成驱动程序框架

4.5 DriverStudio驱动程序框架中的基本类

4.5.1 KDriver类

4.5.2 KnpDevice类

4.5.3 KPnpLowerDevice类

4.6 PCI多串口卡的Windows设备驱动的具体实现

4.6.1设备初始化例程DriverEntry

4.6.2创建设备例程AddDevice

4.6.3硬件资源分配例程OnStartDevice

4.6.4串行化处理例程StartIo

4.6.5访问硬件例程DeviceControl

4.6.6即插即用PnP,Plug and Play

4.6.7电源管理(Power Manage)方式设计

4.7本章小结

第五章Linux下的PCI多串口卡驱动开发

5.1 Linux系统内核简要介绍

5.2 Linux设备驱动

5.2.1 Linux设备驱动概述

5.2.2 Linux设备驱动与内核的关系

5.2.3 Linux设备驱动的设计和实现步骤

5.3 Linux下的PCI设备驱动程序设计

5.3.1 Linux中PCI设备驱动的核心数据结构

5.3.2 PCI设备类驱动接口分析

5.4 PCI多串口卡的Linux设备驱动的具体实现

5.4.1 PCI多串口卡驱动的模块化编程子程序

5.4.2 PCI多串口卡驱动的探测和移除子程序

5.4.3 PCI多串口卡驱动的服务于I/O请求的子程序

5.4.4 PCI多串口卡驱动的中断服务子程序

5.5本章小结

第六章结束语

6.1课题工作总结

6.2今后工作展望

参考文献

致谢

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摘要

多串口数据通讯是计算机应用方向的一个重要分支,主要研究的是数据的多串口采集,存储和处理。基于PCI总线技术的多串口数据通讯卡,一直是市场追求的热点。 在总线技术中,PCI局部总线凭借其优异的数据传输性能,成为微机总线的主流。但是,由于PCI总线协议十分复杂,直接为它设计相匹配的数字逻辑控制电路难度很大。本课题采用PLX公司的专用接口芯片PCI9052,实现与PCI总线的兼容。 本课题来源于沈阳太空加油机公司与中石油/中石化合作的项目“加油机智能卡系统”。本文对PCI多串口通讯卡技术进行了探讨和深入研究,设计了基于PCI总线的接口电路,成功制作了接口电路板,并在Windows和Linux操作系统上分别编写了相应的驱动程序。 整个系统主要包括两个部分:硬件电路设计和软件驱动设计。硬件设计方面的主要成果有:选择接口芯片PCI9052实现与PCI总线的兼容、运用VHDL语言和CPLD实现了硬件电路的内部逻辑控制、利用Protel99设计了硬件系统的原理图和PCB图、制作电路板并最终调试成功。在这个过程中:解决了用户定制串口的问题,避免资源浪费,提高了性价比;采用RS-422标准保证数据传送的抗干扰能力和数据远距离传输;采取多路并行设计保证较高的端口波特率;软件设计方面的主要成果有:按照模块化程序设计的思想,利用DriverStudio和Visula C++设计出基于Windows的多串口卡设备驱动程序;分析了Linux内核及其与设备驱动程序的关系,根据Linux设备驱动的结构提出了Linux设备驱动程序具体的设计和实现流程。保证了多串口卡能应用于多操作系统。 经过反复试验,该系统能够顺利完成多串口的数据传输,并在全国几十个加油站广泛应用。

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