基于Linux平臺的天氣雷達高速數據采集系統設計

2.1.2 設備接口函數

設備接口函數為用戶(hù)提供與設備進(jìn)行交互的不同功能接口，主要完成用戶(hù)與設備的讀、寫(xiě)及設備控制訪(fǎng)問(wèn)等功能，其數據結構設計為：

static const struct file_operations plx9054_fops = {

.owner = THIS_MODULE,

.open = plx9054_open, /*打開(kāi)設備*/

.release = plx9054_close, /*釋放設備*/

.ioctl = plx9054_ioctl, /*IO操作*/

.read = plx9054_read, /*讀設備*/

};

這個(gè)數據結構在設備裝載過(guò)程中，作為設備注冊的參數完成與設備掛接、使用戶(hù)在系統調用中能訪(fǎng)問(wèn)到上述關(guān)聯(lián)的設備接口函數。

設備打開(kāi)函數plx9054_open完成以下操作：設備私有數據結構內存空間分配及初始化，DMA連續物理內存空間申請，為天氣雷達最大距離探測采集數據的大??；調用pci_map_single將分配的DMA內存空間映射為用于DMA傳輸地址；DMA數據緩沖區分配(容量為2 MB)，緩沖區保存每次DMA傳輸中獲取的數據；調用request_irq對中斷函數p9054_interrupt進(jìn)行中斷號申請；對天氣雷達工作參數進(jìn)行缺省配置，啟動(dòng)雷達工作。設備釋放函數PLX9054_close完成的操作與設備打開(kāi)函數與PLX9054_open相反。IO操作函數PLX9054_ioctl通過(guò)sys_ioctl系統調用，完成用戶(hù)與設備的信息查詢(xún)、雷達工作參數配置與查詢(xún)，如驅動(dòng)軟件版本號、雷達當前工作各參數配置和查詢(xún)，主要用于對FPGA中RAM內存空間的雷達工作參數數據訪(fǎng)問(wèn)。由于這部分數據對訪(fǎng)問(wèn)速度要求不高，使用IO操作能很好地滿(mǎn)足設計要求。讀設備函數PLX9054_read將驅動(dòng)DMA數據緩沖區中的數據實(shí)時(shí)讀取到用戶(hù)空間緩沖區內，完成采集數據從設備到用戶(hù)的讀取操作。

2.1.3 中斷處理及DMA傳輸

中斷處理及DMA傳輸是驅動(dòng)的核心部分，它的設計質(zhì)量直接影響到雷達采集數據能否正確、實(shí)時(shí)地從采集系統板傳送到設備驅動(dòng)緩沖區，并實(shí)時(shí)被用戶(hù)獲取。中斷處理工作流程如圖2所示。

由于DMA數據緩沖區遠大于每次DMA數據傳輸大小，這對于雷達數據采集中因用戶(hù)讀取數據延遲而導致的緩沖區溢出有較好的抑制作用，而相對于現有計算機平臺，2 MB內存容量已足夠。DMA數據緩沖區設計為循環(huán)緩沖區，使用讀、寫(xiě)指針維護，在中斷處理中更新其寫(xiě)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，節省資源，同時(shí)又可對溢出進(jìn)行計數，很方便進(jìn)行實(shí)時(shí)性能的測試。