基于Linux平臺的天氣雷達高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

2.1.2 設(shè)備接口函數(shù)

設(shè)備接口函數(shù)為用戶提供與設(shè)備進行交互的不同功能接口，主要完成用戶與設(shè)備的讀、寫及設(shè)備控制訪問等功能，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計為：

static const struct file_operations plx9054_fops = {

.owner = THIS_MODULE,

.open = plx9054_open, /*打開設(shè)備*/

.release = plx9054_close, /*釋放設(shè)備*/

.ioctl = plx9054_ioctl, /*IO操作*/

.read = plx9054_read, /*讀設(shè)備*/

};

這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在設(shè)備裝載過程中，作為設(shè)備注冊的參數(shù)完成與設(shè)備掛接、使用戶在系統(tǒng)調(diào)用中能訪問到上述關(guān)聯(lián)的設(shè)備接口函數(shù)。

設(shè)備打開函數(shù)plx9054_open完成以下操作：設(shè)備私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)存空間分配及初始化，DMA連續(xù)物理內(nèi)存空間申請，為天氣雷達最大距離探測采集數(shù)據(jù)的大??；調(diào)用pci_map_single將分配的DMA內(nèi)存空間映射為用于DMA傳輸?shù)刂?；DMA數(shù)據(jù)緩沖區(qū)分配(容量為2 MB)，緩沖區(qū)保存每次DMA傳輸中獲取的數(shù)據(jù)；調(diào)用request_irq對中斷函數(shù)p9054_interrupt進行中斷號申請；對天氣雷達工作參數(shù)進行缺省配置，啟動雷達工作。設(shè)備釋放函數(shù)PLX9054_close完成的操作與設(shè)備打開函數(shù)與PLX9054_open相反。IO操作函數(shù)PLX9054_ioctl通過sys_ioctl系統(tǒng)調(diào)用，完成用戶與設(shè)備的信息查詢、雷達工作參數(shù)配置與查詢，如驅(qū)動軟件版本號、雷達當前工作各參數(shù)配置和查詢，主要用于對FPGA中RAM內(nèi)存空間的雷達工作參數(shù)數(shù)據(jù)訪問。由于這部分數(shù)據(jù)對訪問速度要求不高，使用IO操作能很好地滿足設(shè)計要求。讀設(shè)備函數(shù)PLX9054_read將驅(qū)動DMA數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)實時讀取到用戶空間緩沖區(qū)內(nèi)，完成采集數(shù)據(jù)從設(shè)備到用戶的讀取操作。

2.1.3 中斷處理及DMA傳輸

中斷處理及DMA傳輸是驅(qū)動的核心部分，它的設(shè)計質(zhì)量直接影響到雷達采集數(shù)據(jù)能否正確、實時地從采集系統(tǒng)板傳送到設(shè)備驅(qū)動緩沖區(qū)，并實時被用戶獲取。中斷處理工作流程如圖2所示。

由于DMA數(shù)據(jù)緩沖區(qū)遠大于每次DMA數(shù)據(jù)傳輸大小，這對于雷達數(shù)據(jù)采集中因用戶讀取數(shù)據(jù)延遲而導(dǎo)致的緩沖區(qū)溢出有較好的抑制作用，而相對于現(xiàn)有計算機平臺，2 MB內(nèi)存容量已足夠。DMA數(shù)據(jù)緩沖區(qū)設(shè)計為循環(huán)緩沖區(qū)，使用讀、寫指針維護，在中斷處理中更新其寫指針，在PLX9054_read中更新其讀指針，采用溢出則覆蓋的機制，既方便管理，節(jié)省資源，同時又可對溢出進行計數(shù)，很方便進行實時性能的測試。