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1、电 子 科 技 大 学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA硕士学位论文MASTER THESIS论文题目 嵌入式Linux下PCIE数据采集卡驱动开发 学科专业 测试计量技术及仪器学 号 201021070218作者姓名 周小波指导教师 谢永乐 教授分类号 密级 UDC注1 学 位 论 文嵌入式Linux下PCIE数据采集卡驱动开发（题名和副题名）周小波（作者姓名）指导教师 谢永乐 教授 电子科技大学 成都（姓名、职称、单位名称） 申请学位级别 硕士 学科专业 测试计量技术及仪器提交论文日 2013.5.20 论文答辩
2、日期 2013.5.30学位授予单位和日期 电子科技大学 2013年 6 月 日答辩委员会主席 评阅人 注1：注明国际十进分类法UDC的类号。DRIVER DEVELOPMENT OF PCIE DATA ACQUISITION CARD IN EMBEDDED LINUXA Thesis Submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaMajor: Measuring&Testing Technology and InstrumentsAuthor:Xiaobo ZhouAdvisor:Prof. Yon
3、gle XieSchool:School of Automation Engineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名： 日期： 年 月 日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人
4、授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日摘要摘 要随着信息技术的不断发展，高端嵌入式系统的需求持续加大。Linux的巨大优势使得它在嵌入式领域备受关注。本论文以高速数据采集嵌入式系统研发为背景，采用飞思卡尔MPC85xx处理器，对PCIE数据采集卡的驱动开发进行了讨论。首先，本文讲解了嵌入式数据采集系统的发展现状和需求，并结合需求给出了一款高速数据采集嵌入式系统的方案，并对该方案的各个部件的选取和方案的实施做了简要的讲解。其次，论文
5、讲解了飞思卡尔公司的MPC85XX主控制器的性能参数，同时采用高速采集系统的硬件总体搭建与各个模块分别设计相结合的方法，介绍了高速数据采集系统的硬件结构；同时结合项目讲解了嵌入式Linux开发环境的建立。第三，我们选取U-Boot作为引导程序，对其功能做、结构和编译过程做了详尽的分析；根据主控制器硬件搭载情况，给出了U-Boot的配置、移植方法。第四，我们在对Linux内核介绍的基础上，对嵌入式操作系统进行了比较，并深入分析了Linux内核源码结构，结合系统硬件配备情况对Linux内核的配置及其移植方法做了介绍；本文还对Linux根文件系统及其构建做了剖析。第五，论述并分析了Linux驱动程序
6、的开发技术，深入剖析了字符设备驱动程序的基本结构，并对PCIE高速数据采集卡驱动程序的设计做了详尽的论述。并给出了linux操作系统的调试方法，并对驱动程序的调试、动静态加载以及测试方法做了详述，并给出其最终的测试结果。本论文介绍的数据采集系统采用的是4个链路，它的理论速度可以达到10Gbps，由于PCI Express的链路可以是8、16甚至是32个，如果增加PCI Express的链路，将达到更高的数据传输速率。MPC85XX控制器具有千兆以太网和SATA硬盘接口，这可将采集到的数据以千兆以太网转发或直接存在大容量硬盘，以提高信息的采集量。关键词：嵌入式系统、Linux内核、PCI Exp
7、ress、驱动程序、DMAIABSTRACTWith the continuous development of information technology,demands for high-end embedded systems continue to increase.Linux makes itself be the focus of attention in the embedded domain owing to its enormous superiority.Taking research and development of data gathering system as
8、 the background and using MPC85xx to be processor,this thesis discusses the driver development of PCIE data acquisition card.Firstly,this article explains present development situation and the demand of the embedded data acquisition system.Combined with demand,this thesis has given a solution of hig
9、h speed data acquisition embedded system,and made the brief explanation to selection of each part of this solution and its specific implementation.Secondly,The paper explains the MPC8536RDK and its performance parameters.we introduce the hardware structure of high speed data acquisition embedded sys
10、tem combined with overall design of data acquisition system hardware structure and its each module.This article explains how to set up the embedded Linux development environment based on the project. Thirdly,we select U-Boot as the booting procedure and explain its function,and make detail analysis
11、of its structure and compilation process.According to hardware of the host controller,we present the configuration and porting method of U-Boot.Fourth,we compare the embedded operating system on the basis of introducing Linux kernel,and analyse Linux kernel source code structure.According to hardwar
12、e of system,we present the configuration and porting method of linux kernel.This paper also analyse Linux root file system and its construction. Fifth,this article discusses and analyses development techniques of Linux driver,and analyses the basic structure of a character device driver in detail.Mo
13、reover,this article elaborates PCIE card driver.At last,we give debugging,loading and testing method of the Linux and driver,and its final test results.Key words: Embedded system,Linux Kernel,PCI Express,Driver Program,DMA目 录第一章 绪论11.1 课题研究背景11.2 课题研究意义21.3 课题工作3第二章 数据采集卡驱动开发总体方案52.1 高速采集系统总体方案介绍52.
14、2 方案中各部件选取62.3 数据采集卡驱动的开发流程82.4 本章小结10第三章 系统硬件及Linux开发环境的搭建113.1 系统硬件113.1.1 系统硬件总体结构113.1.2 嵌入式控制器及其功能113.1.3 PCIE高速数据采集卡133.2 嵌入式Linux开发环境的建立133.2.1 LTIB开发工具143.2.2 开发环境建立143.3 本章小结16第四章 Linux系统移植174.1 U-Boot移植174.1.1 U-Boot简介174.1.2 U-Boot移植要点174.1.3 系统嵌入式控制器的U-Boot移植194.2 Linux内核移植204.2.1 Linux概述204.2.2 Linux内核移植214.3 构建Linux根文件系统244.3.1 Linux根文件系统244.3.2 根文件系统制作254.4 本章小结29第五章 Linux驱动程序305.1 设备驱动概述305.1.1 Linux设备的种类和特点305.1.2 Linux设备驱动与计算机软硬件系统的关系315.2字符设备驱动325.3 Linux设备
