基于PCI總線的雷達(dá)視頻高速數(shù)據(jù)采集接口設(shè)計(jì)
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基于PCI9054的存儲(chǔ)器映射傳輸是核心部分。根據(jù)配置寄存器配置的Local總線三個(gè)空間的大小以及三個(gè)空間的基地址，把數(shù)據(jù)寫到相應(yīng)的存儲(chǔ)空間。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)識(shí)別板卡正確后，自動(dòng)分配存儲(chǔ)空間給本卡，應(yīng)用軟件應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)分配的存儲(chǔ)空間進(jìn)行編程，完成所需要的功能。REQ，GNT，LHOLD，LHOL-DA為PCI BUS和LocaI BUS的仲裁信號(hào)，IRDY和TRDY分別為主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)和從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)，當(dāng)兩者同時(shí)有效時(shí)，才能真正進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。板卡復(fù)位或上電時(shí)，PCI9054自動(dòng)裝載E2PROM中的配置信息，同時(shí)EPC2自動(dòng)配置EPF10K20，即裝載程序入FP-GA。芯片PCI9054已經(jīng)整合了PCI協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了PCI總線的接口。整個(gè)板卡設(shè)計(jì)的關(guān)鍵工作就在于FPGA程序的設(shè)計(jì)、PCI9054的配置和板卡驅(qū)動(dòng)程序的編寫。PCI9054的正確配置是其正常工作的關(guān)鍵，PC操作系統(tǒng)在開機(jī)掃描總線時(shí)，正確的配置信息使操作系統(tǒng)正確識(shí)別板卡，并提示安裝驅(qū)動(dòng)程序。如果配置不正確或不完整，則操作系統(tǒng)將找不到板卡，并且可能死機(jī)。單靠硬件無法將數(shù)據(jù)送到內(nèi)存供顯示讀數(shù)設(shè)備所用，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是連接到板卡的軟件接口。該設(shè)計(jì)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的基本功能就是完成設(shè)備的初始化，對(duì)端口的讀寫操作，對(duì)中斷的設(shè)置、響應(yīng)和調(diào)用，以及對(duì)內(nèi)存和接口設(shè)備存儲(chǔ)器空間的直接讀寫。這里選用的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)工具是Windrive。Windrive與DDK和VtoolsD相比，適應(yīng)面比較窄，但是它主要針對(duì)ISA／PCI插卡，還包含一個(gè)代碼生成器Windrive Wizward和針對(duì)于PCI9054的函數(shù)，所以開發(fā)比較簡(jiǎn)單，周期比較短。文獻(xiàn)[4，5]在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序之前，對(duì)欲控制的硬件設(shè)備進(jìn)行了細(xì)致的分析，詳細(xì)了解硬件設(shè)備的特性。硬件設(shè)備的特性對(duì)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生重大的影響。需要了解的最主要特性有：
設(shè)備的總線結(jié)構(gòu)，該設(shè)計(jì)中即PCI總線；
寄存器，該設(shè)計(jì)中即配置的PCI9054寄存器的值；
設(shè)備的錯(cuò)誤和狀態(tài)，了解如何判斷設(shè)備的狀態(tài)和錯(cuò)誤信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)程序返回給用戶程序；
中斷行為，了解設(shè)備產(chǎn)生中斷的條件和使用中斷的數(shù)量；
數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，是I／O傳輸、DMA傳輸，還是存儲(chǔ)器映射傳輸；
設(shè)備內(nèi)存，RAM的容量，與系統(tǒng)總線(PCI)對(duì)應(yīng)的基地址和范圍。
本文引用地址：http://2s4d.com/article/163481.htm
3 寄存器配置
設(shè)計(jì)好接口連接，接口設(shè)計(jì)工作只完成了50％。由于PCI9054是通用PCI接口功能芯片，它的功能還不一定能夠滿足用戶的需求，所以還要進(jìn)行功能寄存器設(shè)置，以使接口電路具有特定的功能。寄存器的配置包括E2PROM初始化，以及Local功能寄存器和PCI配置寄存器的配置。
3．1 E2PROM初始化
在計(jì)算機(jī)的加電自檢期間，PCI總線的RST信號(hào)復(fù)位，PCI9054內(nèi)部寄存器的默認(rèn)值作為回應(yīng)。PCI9054輸出本地LRESET信號(hào)并檢測(cè)串行E2PROM。如果串行E2PROM中的前33個(gè)比特不全為1，那么PCI9054確定串行E2PROM為非空，用戶可通過向9054的寄存器CNTRL的CNTRL29位寫1來加載E2PROM的內(nèi)容到PCI9054的內(nèi)部寄存器，配置的信息(設(shè)備識(shí)別號(hào)，供應(yīng)商代碼號(hào)，Local總線三個(gè)空間的大小以及三個(gè)空間的基地址等)事先要利用編程寫入配置寄存器中。
3．2 PCI配置寄存器的配置
配置PCI配置寄存器比較簡(jiǎn)單。主要是填寫生產(chǎn)商ID號(hào)、器件ID號(hào)、類碼子系統(tǒng)ID號(hào)和子系統(tǒng)生產(chǎn)商ID號(hào)。對(duì)于PCI9054，其生產(chǎn)商ID號(hào)為10B5，器件ID號(hào)為9054，子系統(tǒng)號(hào)ID為9054，子系統(tǒng)ID號(hào)為10B5，類碼號(hào)為0680，表示其為橋設(shè)備中的其他橋設(shè)備類。
3．3 本地配置寄存器的配置
對(duì)于本地配置寄存器的配置就是對(duì)本地地址空間及其本地總線屬性的配置。這些配置是根據(jù)實(shí)際開發(fā)的硬件板卡的硬件資源進(jìn)行配置。設(shè)備人員配置寄存器的任務(wù)就是要把某一段本地地址應(yīng)設(shè)為PCI地址。也就是當(dāng)主機(jī)CPU要訪問本地地址空間時(shí)，要知道其對(duì)應(yīng)的PCI總線地址。
4 電路板實(shí)現(xiàn)與測(cè)試
PCI規(guī)范對(duì)擴(kuò)展板的機(jī)械和電氣方面都有一系列的規(guī)范要求。在布板和繪圖的過程中需要特別注意一些技術(shù)要求，布出來的板子工作起來才會(huì)穩(wěn)定可靠。如：除了PCI協(xié)議中的信號(hào)線外，連接器本身的信號(hào)引腳值得注意，如板卡存在信號(hào)PRSNT1和PRSNT2；電源的退耦、PCI協(xié)議信號(hào)線的走線長(zhǎng)度限制和擴(kuò)展板上信號(hào)線的負(fù)載要求等都是在布板過程中特別應(yīng)該重視的，都要滿足PCI電氣規(guī)范的要求。
該設(shè)計(jì)中嚴(yán)格按照規(guī)范要求設(shè)計(jì)，PCI連接器上的PRSNT1而開路，PRSNT2接地，表示本板卡的最大功耗為15 W。元件的退耦電容采用0．1μF，電源的濾波電容采用10μF的電解電容。采用存儲(chǔ)器映射的傳輸方式，本地時(shí)鐘采用20 MHz時(shí)，通過測(cè)試，傳輸速率能夠達(dá)到20 MB／s以上，提高本地時(shí)鐘的頻率，數(shù)據(jù)傳輸率還能夠更高。
5 結(jié) 語
這里實(shí)現(xiàn)的PCI數(shù)據(jù)傳輸接口，有效地解決了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸問題，有利于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，獲得了比較滿意的效果。隨著信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，這種基于PCI的數(shù)據(jù)傳輸接口有著十分廣闊的應(yīng)用前景。
評(píng)論