基于PC104(Plus)总线的数据接收存储显示系统设计

PLX9054的PCI设备驱动是DMA传输的关键，驱动程序利用PLX9054芯片的DMA功能可将FPGA控制模块中的数据快速传输到Linux操作系统的内核内存中。要实现对PLX9054的DMA操作并设置DMA控制寄存器，设备驱动程序需要做两件事：一是检测PCI设备并初始化：二是建立DMA操作环境。在Linux2．6内核中，PCI设备检测和初始化可通过专门的注册函数pci_regis-ter-driver来实现。内核根据pci_device_id结构中的预设ID来对pci_devices链表进行搜索，一旦找到目标PCI设备，pci_register_driver函数将调用设备探测函数(probe)并向该函数传递该设备的pci_dev变量，然后由设备探测函数完成对设备的初始化。建立DMA操作环境的工作包括DMA缓冲区的分配和中断处理。本系统使用流式DMA映射(dma_map_single())来申请适当大小的DMA缓冲区。当一个缓冲区被流式映射后，只有将其unmap除掉以后，驱动程序才能安全地访问里面的数据内容，并通过request_irq函数实现中断处理程序的注册。这里有两个问题需要注意：一是PCI设备注册中断时，必须使用共享中断方式，并应在中断处理程序中增加对中断源的检查；二是PLX9054的中断信号一旦产生就一直有效，它必须通过代码清除中断。
本系统采用Qt／Embedded(4．5)进行GUI设计，以便为系统用户提供一个高性能、高可靠的GUl支持。Qt／Embedded是著名的Qt库开发商Trolltech公司开发的、面向嵌入式系统的Qt版本，许多基于Qt的X Window程序都可以非常方便地移植到Qt／Embedded上，而且与X11版本的Qt在最大程度上接口兼容，因而延续了在XWindow上的强大功能，并在底层彻底摒弃了X lib，而仅采用Framebuffer作为底层图形接口。同时，使用Qt的多线程设计则使人机交互、视频显示和数据存储能够同时进行。
本系统采用Framebuffer帧缓冲技术来实现视频数据的快速显示。Framebuffer机制模仿的是显卡的功能，它将显卡硬件结构抽象掉，可通过Framebuffer的读写直接对显存进行操作。内核编译时可选上对Framebuffer的支持。进入Framebuffer可以在系统启动时向内核传送vga= modenumber的参数来激活Framebuffer设备(如：vga=791)。Framebuffer的设备文件一般是／dev／fb0、／dev／fb1等。
在应用程序中，一般可将Framebuffer设备映射到进程地址空间的方式使用，比如利用下面的程序就可以打开／dev／fb0设备，并通过mmap系统调用进行地址映射，随后用memset将屏幕清空(这里假设显示模式是1024x768-32位色模式和线性内存模式)：

在子函数initFb中，对映射过的内存地址(即显存)再进行分行映射，即把原来的一维线性地址转换为二维线性空间，这样，映射后的fbp[x][y]就可以在屏幕上表示水平位置为y、垂直位置为x的像素。


利用该映射能够对显示区域中的某一行进行操作，也可以对显示数据包的每一帧进行行分析，进而对每一行进行控制和显示。这样既可保证显示的灵活性，又具有良好的显示速度。

3 结束语
本文给出了一种基于FPGA控制逻辑的高速数据接收存储显示系统的硬件设计方案，同时详细介绍了Linux系统下基于Qt／Embedded和Fr-amebuffer的工控机存储显示程序的实现方法。