[发明专利]通过PCI总线与计算机进行通信的多通道数模转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及PCI总线技术和基于FPGA的开发设计领域，特别是涉及利用FPGA实现DAC芯片控制和数据传输领域。

背景技术

声纳上的数字信号处理机应用于实际情况之前，对现实的水声环境进行仿真，得到近似的噪声、混响等参数，进而在陆上进行试验是声纳系统的一个重要方面。仿真系统的硬件设备就要求数据由计算机到信号处理机的传输、由数字到模拟的转换。高精度、多通道、高速、可靠的传输和转换设备一直是仿真系统的一个难题。

现有的硬件设备由高性能计算机、PCI总线高速数据传输卡和数模转换电路板等组成。高性能计算机根据相应参数计算数据，然后将回波信号通过PCI总线发送到高速数据传输卡。高速数据传输卡通过将数据传送到数模转换电路板（注意到它们之间经过了传输线缆和接插件）。再由数模转换电路板将信号数据转换为模拟信号。图1描述了该设备的系统结构。

该方案的优点是设计思路简单，易于实现。PCI总线高速数据传输卡上和DAC转换电路板上各有一块FPGA芯片，每个芯片负责一种功能。这样，每块电路板都可以单独拿出来实现一种功能。但是也正因为如此，当这套板卡用于某一种用途的时候就暴露出其缺点，主要缺点如下：

（1）需要一块PCI数据传输板卡和一块DAC板卡，成本较高。

（2）两块板卡之间的通信需要用LVDS（低电压差分信号）进行通信，握手信号的处理上较为繁琐。

（3）需要制作专门的数模转换板卡机箱，便携性和可靠性较差。

（4）需要传输线缆和接插件。

（5）套路老旧，易于模仿。方案的实现方法简单易懂，极易被人模仿造成市场的无序竞争。

发明内容

本发明就是为了克服老旧方案的这些局限性，创新性地将PCI总线的功能和数模转换功能集成在一张板卡上，省去了传输线缆和接插件，这样既节约了成本，又满足了对产品的便携性和可控性的要求。

具体而言，本发明提出了一种通过PCI总线与计算机进行通信的多通道数模转换装置，该装置包括高速数据传输模块(201)和模数转换模块(202)以及控制模块(203)，其中

高速数据传输模块(201)用于通过PCI总线接收高性能计算机所发送的信号数据；

数模转换模块(202)用于接收来自所述高速数据传输模块(201)的回波数字信号，然后通过数模转换电路转换为模拟信号并输出；

控制模块(203)用于控制所述信号数据的寄存器读写、所述信号数据向FIFO的读写以及对数模转换模块(202)转换功能的控制。

根据本发明的另一个方面，其中所述高速数据传输模块201进一步由PCI接口模块(301)、传输控制模块(302)和SRAM存储模块(303)构成，其中

PCI接口模块(301)用于通过PCI总线实现板卡与计算机之间的通信，数据通过所述PCT接口模块由计算机传输到板卡；

传输控制模块(302)用于数据的寄存器读写、FIFO读写以及控制数据流向；

SRAM存储模块(303)用于暂存数据，保证数据完整、无误、快速、有序的存储。

根据本发明的另一个方面，其中所述数模转换模块202进一步由数模转换电路模块(401)和数模转换电路控制模块(402)构成，其中

数模转换电路模块(401)用于将数字数据转换为模拟数据，由多通道的数模转换电路构成；

数模转换电路控制模块(402)用于控制数模转换电路模块(401)中数模转换芯片引脚电平的控制，从而实现数模转换的时序控制。

根据本发明的另一个方面，其中所述控制模块203由传输控制模块(601)、数模转换电路控制模块(602)以及FIFO模块(603)构成，其中

传输控制模块(601)用于控制数据的寄存器读写和FIFO读写，当所述PCI接口模块(301)工作在主机单次循环读写直传模式下的时候，通过对所述PCI接口模块(301)的接口芯片管脚电平进行控制，实现数据流的读写控制；

数模转换电路控制模块(602)用于对数模转换电路用到的芯片管脚电平进行控制；

FIFO模块(603)用于实现数据块先入先出式的传输，由FPGA芯片上自带的FIFO和外部的SRAM存储模块(303）共同实现。

根据本发明的另一个方面，其中所述高速数据传输模块(201)接收的数据大小为2的幂次方，并且不小于128K字节。