教事技术与率用
s总线的
基于PCI-Express
气象雷达信号处理器驱动程序设计
张文波
(国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心广东广州510000)
设计开发
摘要：介绍了一种基于微机PCI-Expres总线的气象雷需达信号处理器驱动程序设计。该设计把气象需达中频数据采集控制和接收机控制等功能集成于一块FPGA,具有可靠性高、通用性强等优点。本文着重分析了数据处理器的基于DMA传输、双缓存数据采集的驱动设计。实测表明该数据处理器能正常工作在多款气象需达信号处理系统中。
关键词:PCI-Expres总线DMA双缓存数据采集驱动
中图分类号：TP274.2
文献标识码：A
在针对新一代多普勤气象雷达实现多功能、多模式的目标实现上同时获得更高质量的数据，对获取雷达数据的速率和容量的要求越来越高。而伴随软件无线电技术的突破，雷达作业系统将有可能要直接从射频采样中获得更丰富的数据。这些气象雷达领域技术的发展，都对雷达高速数据采集传输提出了新的需求，现有的气象雷达数据传输带宽已经不能满足需要了。对基于计算机平台的气象雷达作业系统，提出了关键部件商品断档和已有技术须适应计算机硬件环境的挑战。鉴于现阶段的各个类型的气象雷达中，雷达数据还主要基于PCI总线进行传输，数据带宽已经不能适应现代气象雷达的发展，为保障已有气象雷达设备能够得到后续升级技术的储备，研究气象雷达数据在PCI-Express总线上的技术,将能解决主流计
算机淘汰的PC接口对气象雷达数据处理后续发展的问题 1气象雷达信号处理器介绍
该信号处理器是气象雷达视频I/Q数据采集和系统参数控制的核心板卡，其主要完成了PC机对中频/Q数据采集，接收机、发射机控制功能.其性能的好坏直接影响到了整个雷达系统的正常运行。通过接收串行格式的中频数据，并将数据按照预先设定进行储存，经由PCI-Express接口定时通知计算机获取数据。也能通过它发送大量参数到外部行接口，对硬件进行指定的参数传递。该雷达信号处理器采用美国PERICOM公司的P17C9X130作为本地总线和 PCIExpress总线的接口。P17C9X130是一款x4的PCIExpressto PCI-X/PCI桥接芯片，本地端总线频率最高可达133MHZ，数据位宽64bit。PI7C9X130拥有4KB的配置空间，其中前256字节是和PCI
设备功能上是兼容的，其余是PCI-Express扩展配置空间。 2驱动程序设计
总线驱动程序由系统提供，本文只设计了P17C9X130的功能驱动程序，它主要由驱动程序初始化、双缓冲数据传输模块两部分组成，基本思想是：驱动内设置DMA缓存和数据缓存(比DMA缓存大)，采用中断方式获取板卡数据，当驱动收到一个外部数据中断时，启动DMA读取乒乓FIFO中的数据到DMA缓存，每次读完后，都复制DMA缓存到数据缓存区，以匹配DMA传输与上层应用程序Read 数据的速度。
2.1WDF驱动程序设计
DriverEntry是驱动程序的入口函数，负责初始化和构造驱动程序对象，系统启动时，如果检测到PI7C9X130的存在，I/O管理器会创建一个未初始化的驱动程序对象并将它作为一个参数传给 DriverEntry。DriverEntry根据这个对象创建WDFDRIVER对象，并
收稿日期：2016-03-04
文章编号：1007-9416(2016)04-0177-01
注册DeviceAdd例程并在此例程中进行设备驱动初始化，包括创建设备扩展对象并分配初始化各个子对象，包括WDFINTERRUPT、 WDFQUEUE,WDFDPC,WDFDMAENABLR等
2.2双缓存数据传输
功能驱动正常装载后，应用程序就可以向驱动发起打开中断请求，数据卡在中断开启的情况下在获得数据后会产生外部中断，在驱动中断处理服务例程中，排队一个DMA传输DPC(DelayedPro-cedureCall)事件，进行数据传输。当DMA完成传输，产生DMA完成中断，通过中断服务例程排队一个数据复制事件，把DMA缓存的数据复制到数据缓存中。应用程序只要调用Read，就可以读取数据缓存中的雷达中频数据，面不用担心因为进程切换等系统因素导致的DMA数据传输和应用层Read速度不匹配间题。
2.3内核驱动程序调试
本文采用微软随WDK一起发布的调试工具WinDbg调试驱动程序。WinDbg是一种内核模式和用户模式的调试器，可以用来分析故障存储文件和执行驱动程序代码。采用双机调试：目标机(气象雷达信号处理器)和主机(运行WinDbg的机器)，用串口线连接，主机控制和监视目标机上的活动，设置好主机和目标机后，通过WinDbg 的命令窗口可以设置断点、观察调试输出信息或分析目标机蓝屏产
生的故障存储文件。 3结语
本文介绍了基于PCI-ExDress总线的气象雷达信号处理器的驱动程序开发，经实测，该数据处理器稳定传输递度达到530Mbyte/s，超越原基于PCIL总线的数据处理器速度，适应气象雷达大幅度增长的探测原始信息量，为新一代多普勒气象雷达关键技术的发展提供
了可行的方案。参考文献
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作者简介：张文波(1986一),男，江西赣州人,工学硕士,研究实习资,研究方向：嵌入式系统