6DS1202-8AB

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驱动程序设计

本方案涉及3种驱动程序B驱动程序、文件系统驱动程序和FPGA驱动程序。

Linux系统有丰富完善B设备和文件系统支持。本方案使用Linux系统中自带B Mass Storage驱动程序和文件系统驱动程序，自行编写FPGA驱动程序。FPGA驱动程序基于Linux系统字符设备驱动程序模型进行编写。FPGA驱动程序的主要函数有初始化函数init（）、写入中断服务函数write_int（）、写入函数write（）。

初始化函数init（）首先将FPGA异步RAM对应的硬件地址0x10000000～0x10001002映射为Linux系统中的内存虚拟地址A到A+4098（设映射的内存虚拟地址起始为A），实现在Linux系统中直接向异步RAM写入数据。然后，设置指令线、响应线所对应的寄存器。将指令线的方向设置为输出，并输出低电平;响应线的方向设置为中断输入。 ，函数将响应线中断服务函数设置为write_int（）。

写入函数write（）与写入中断服务函数write_int（）配合，完成一次数据传输：

①当应用程序调用写入函数后，函数首先设置指令线为高电平指示FPGA准备传输数据，然后将驱动程序置于休眠状态，等待唤醒。

②FPGA收到指令后判断现在能否传输数据，如果能，则在中断线上发送一个上升沿。ARM处理器捕捉到该上升沿后，调用write_int（），唤醒驱动程序。

③驱动程序被唤醒后，继续执行write（）。write（）函数首先根据应用程序提供的参数生成帧头，并将帧头写入地址ADDR和ADDR+1，完成帧头的传输。随后将数据写入地址ADDR+2及其后的地址，完成数据的传输。

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运行应用程序时，通过设置参数能使应用程序读取U盘、移动硬盘甚至网络上的文件，使方案具有很高的灵活性。应用程序使用了多线程技术来充分利用系统资源，使用两个线程分别实现从U盘读取数据存入缓冲区的过程和将缓冲区内的数据传输至FPGA的过程。在读取线程或写入线程中，可以加入数据处理代码实现数据的预处理，减少FPGA工作量。应用程序分配了多个缓冲区提高性能，并使用了互斥锁实现读取线程与传输线程间的线程同步，确保数据正确传输。

1.4 ARM向FPGA传输数据设计

本方案在FPGA中实现一个异步RAM，其使用乒乓机制接收来自ARM处理器的数据，同时需要将异步RAM中的数据写入DDR 2存储器。异步RAM内部有两个数据缓冲模块。在乒乓机制中，两个模块分别执行不同的任务，当模块1接收数据来自ARM处理器的数据时，模块2将数据写入DDR 2存储器。当两个模块的任务都完成后，交换模块1和模块2的任务。与现有方案相比，本方案FPGA无需配置外部芯片，所需开发量较小。

2 测试与分析

2.1 传输速率测试

此测试传输3个不同大小的文件，记录数据传输时间，从而获得数据传输速率。

测试结果如表1所列。