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正文：

本文进行数据采集使用线程安全队列机制，线程安全队列是一种在线程间数据传输的机制。为此，CVI专门提供了一个在线程中进行数据通信的管道，数据管道是由设定阈值触发的先进先出队列，响应一定事件（如图四）^[11]。具体运行方式为：线程安全队列（TSQ）负责存储DMA传输数据进程传入的数据，同时向数据处理显示进程发送数据，TSQ读入数据和发送数据不会互相阻塞，在建立TSQ的同时，为其设定阈值，当达到阈值的时候，触发读取数据或者发送数据事件，采集数据或者将数据发送到处理端。
 
图四 多线程安全队列
Figur4 Multi thread safe queue
部分多线程程序如下：
CmtScheduleThreadPoolFunction(DEFAULT_THREAD_POOL_HANDLE,ThreadFunction,NULL,&threadID);//开启线程函数
DisplayPanel (panelHandle);//启动面板
RunUserInterface ();//启动用户界面
CmtWaitForThreadPoolFunctionCompletion(DEFAULT_THREAD_POOL_HANDLE,threadID,OPT_TP_PROCESS_EVENTS_WHILE_WAITING);//等待线程完成
……（采集数据）
if (CmtNewTSQ (QUEUE_SIZE, sizeof(DWORD), OPT_TSQ_AUTO_FwUSH_EXACT, &tsqHandle) < 0) //创建数据安全队列
return -1；
int CVICALLBACK ThreadFunction(void *functionData)
{
while(startflag)
{
CmtGetTSQAttribute (tsqHandle,  ATTR_TSQ_ITEMS_IN_QUEUE, &nItems);//判断安全队列数据个数
……
CmtReadTSQData (tsqHandle,  readBuffer, GESHU,TSQ_INFINITE_TIMEOUT, 0);//从安全队列读出数据
……（次线程分析数据）
}
 
4 消除windows消息的死锁
消息死锁是windows运行中经常出现的一个问题，形成具体原因多样，但基本为：线程A给线程B发消息，A等待线程B处理完消息后返回；B接收到A发来的消息，在B处理消息的过程中，也向A发送了消息，并等待A处理完消息返回。然而此时A正等待B处理完消息后返回，没法处理B发来的消息，A与B相互等待，发生死锁^[12]。
CVI中规定，每次创建了窗口的线程必须对windows消息进行处理避免死锁。第一种情况为线程创建窗口但没有运行用窗口时需要对windows消息处理；第二种情况为线程创建了窗口并且也调用了运行窗口函数，但是在返回到运行窗口函数前需要运行的回调函数占用了太长时间^[13]。本例中由于显示进程需要一直需要分析显示数据，对于用户的其他操作请求不能按时响应，也没法得到其他操作的返回值，因此造成了线程死锁。因此我们在分析显示数据程序后加入相应程序，消除消息死锁。
 
5 巧妙利用PCI-e链路配置过程发送控制命令
一般来讲，上位机PC端向外发送数据一般采取PIO或者DMA模式，DMA模式一般用在数据高速传输的情况下，本例中数据传递采取的就是DMA的传输方式，由于本文主要介绍上位机因此在这里不展开叙述；小数据则一般采用PIO的传输方式，例如外端口控制命令等则需要PIO的方式来传递。一般PIO模式逻辑如下：设计需要PIO设计组件和PCI-e端点模块IP核，而PIO设计组件主要分为发送模块，接收模块，存储器读取控制器模块以及电源管理断开控制器模块^[14-15]。
本例目的在于传递数据至硬件解析，具体为上位机需要配置硬件外端口电压与数据速率，如果用传统的PIO方式，还需要相应的组件才能完成功能，然后实现控制命令发送到硬件板卡。由于电压电平配置过程需要在D MA发送数据之前，因此本例巧妙地利用了DMA传输前PCI-e配置过程将控制命令传输到板子，而不使用传统的PIO过程，这样极大的减少了芯片的开支。
具体过程为：上位机在获得采集卡配置信息的同时，将配置空间中的基址寄存器映射到上位机的内存中，为其开辟一块与基址寄存器大小相等的内存空间。本次设计中DMA控制寄存器被定义映射于PCI-e的基址寄存器BAR0空间中，类型为Memory，大小为256字节，
BAR0空间使用如下图5示：
 
图5 BAR0空间使用
Figur7 Space use
由此可见，控制寄存器剩余位都可作为命令位伴随配置过程发送到下位机，这里选取随意的四位作为传输位即可实现。 
 
6 实验测试结果
6.1 实验环境搭建
为测试本上位机程序运行情况，系统测试环境搭建如下图6示：
本次设计采用NI公司的PXIe-6544数字波形发生器作为外部数据发送端。PXIe-6544数字波形发生器具有100 MHz最大时钟频率，可以准确的产生32通道的数据，首先保证了待采集数据的准确性。将PXIe-6544输出口与采集卡I/O口用数据线连接，用PXIe-6544循环发送一定有规律量数据，通过上位机显示界面配置DMA接收过程，接收数据并在显示界面观察数据与PXIe-6544发送数据是否一致。
 
图6 整体测试环境
Figur7 Overall test environment
 
6.2 测试结果
观察可得，不同速率与不同电平下，上位机显示数据与PXIe-6544发送数据一致，得到实验结果如下图7示：
 
图7 测试结果
Figur7 Test results
7 结束语
本次设计主要设计了基于PCI-e高速板卡接收数据上位机应用程序的设计，测试与实现。在Windows XP SP3操作系统下，上位机应用软件能够稳定工作，在PCI-e X1链路下，数据采集处理显示都可以满足高速数据传输的要求。同时，本次设计的上位机程序具有很强的可移植性，只需经过少许修改，就能够应用于其它PCI-e设备中，可以广泛使用于各种数据显示等实际应用中，具有较高的实用价值。
 
 
参考文献：

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