● 摘要
数字化仪是电子测量领域中一种基于计算机技术的测量仪器，能够将动态的模拟信号数字化，具有高采样率和高分辨力。通常采用并行体系结构，多个采集通道能同时工作，并将采集的信号数据输入计算机进行时域和频域的特征分析处理。 PXI-Express总线作为PXI总线的扩展，具有高数据吞吐量、模块化集成等关键技术优势。因此，基于PXI-Express总线数字化仪以其开放性、灵活性、模块化等特性，在测控领域具有广泛的应用。
本文结合数字化仪硬件设备，讨论了高速数据采集分析软件系统开发过程中的所面临的关键问题及解决方案，重点从设备驱动程序、接口封装到应用软件三个方面进行分析阐述。首先，深入剖析了WDF驱动模型的基本框架和运行机理，研究KMDF设备驱动开发过程中几个关键问题，如配置空间访问、中断处理、DMA数据传输等的运行机制及实现方法；其次，详细论述了驱动接口层的设计与实现，驱动接口层是应用程序与驱动程序通信的桥梁，封装对驱驱动程序交互的细节，为应用程序提供简洁高效的控制接口。在其内部实现采用Windows完成端口I/O模型和环形缓冲技术，结合DMA实现与硬件设备之间的多通道并行高速数据传输，同时避免数据丢失现象。最后，以数字化仪应用需求为背景，阐述了采用.Net平台下三层体系架构的软件总体设计，以及信号显示、变换处理、数据压缩等各功能模块的详细设计与实现过程。论文最后通过大量试验测试和结果分析，不断提高数字化仪软件系统的可靠性和稳定性，已达预期技术要求和性能指标。