FMC Analog I-O模塊接口管理及軟件系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、電子科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展使測試儀器復(fù)雜度不斷提高。功能多樣、可重定義、高速高精度的模塊化儀器成為了研究熱點(diǎn)。基于FMC(FPGA Mezzanine Card)接口技術(shù)的測試系統(tǒng)為模塊化儀器的發(fā)展提供了強(qiáng)大動力,這類系統(tǒng)的架構(gòu)主要為“FMC子模塊+FMC載板+PC”。系統(tǒng)兼容性強(qiáng)、模塊種類多、功能復(fù)雜,對模塊的接口管理與軟件系統(tǒng)的設(shè)計均有較高要求。
　　論文針對一種FMC Analog I/O測試平臺的模塊接口管理、儀器驅(qū)動及應(yīng)用程

2、序的設(shè)計展開了詳細(xì)介紹。設(shè)計中將對多種FMC Analog I/O模塊的管理和控制融為一體,實現(xiàn)系統(tǒng)自動識別工作模塊、根據(jù)模塊硬件進(jìn)行對應(yīng)重構(gòu),更換模塊即達(dá)到系統(tǒng)功能重定義,最大化測試靈活性。
　　FMC接口管理基于 Xilinx的嵌入式微處理器軟核 MicroBlaze,通過調(diào)用EDK(Embedded Development Kit)提供的GPIO、IIC、SPI總線控制核,實現(xiàn)與FMC模塊搭載的功能芯片通信。首先,設(shè)計身份識

3、別為整機(jī)系統(tǒng)提供工作模塊型號,以進(jìn)行后續(xù)配置處理;然后利用 SHA-1算法與質(zhì)詢-響應(yīng)機(jī)制實現(xiàn)加密認(rèn)證保護(hù)基于SRAM的FPGA的邏輯代碼不被非法拷貝;此外,對FMC模塊溫度電壓的實時監(jiān)控、硬件信息存取、工作時鐘配置也是FMC接口管理的內(nèi)容。
　　為了全面完整地控制和展示FMC Analog I/O模塊測試系統(tǒng)硬件的工作,上位機(jī)軟件系統(tǒng)與 FMC模塊硬件設(shè)計緊密結(jié)合。針對軟件需求分析,制定了詳細(xì)的軟件界面布局、總體流程、具體功能方

4、案并給出各模塊程序設(shè)計。軟件采用虛擬儀器技術(shù),在圖形化編程工具LabVIEW中開發(fā),根據(jù)系統(tǒng)FMC模塊硬件配置設(shè)計了信號采集與信號生成兩種模式。儀器驅(qū)動程序采用 WinDriver開發(fā),調(diào)用其提供的用戶模式驅(qū)動API加以實現(xiàn),為軟件與硬件的通信提供了橋梁。
　　最后,針對FMC接口管理模塊的板級測試及系統(tǒng)級測試結(jié)果表明,FMC模塊測試平臺中模塊識別與加密認(rèn)證、狀態(tài)監(jiān)控等功能運(yùn)行正常;通過對軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸處理、顯示控制等方面的測試