基于PCI總線(xiàn)的雷達視頻高速數據采集接口設計

1 PCI9054性能簡(jiǎn)介
PCI9054是PLX公司推出的一種32位33 MHz的PCI總線(xiàn)控制器。它采用多種先進(jìn)技術(shù)．可以將復雜的PCI接口應用設計變得簡(jiǎn)單。利用PCI9054靈活的局部總線(xiàn)可以方便地連接多種存儲器、I／O外圍設備和CPU，其中包括與Motorola公司的MPC860和Intel公司的960和IBM公司的PPC401等處理器之間的直接連接。PCI9054可廣泛應用于Motorola公司的MPC 860適配器設計、Compact PCI熱交換適配器設計、PCI總線(xiàn)主控適配器和嵌入式主機等設計系統中。PCI9054的本地總線(xiàn)時(shí)鐘可與PCI總線(xiàn)時(shí)鐘異步，本地總線(xiàn)有三種工作模式：M模式、C模式和J模式，可方便地與多種微處理器連接。其中，在C模式下，本地總線(xiàn)(Local Bus)為非復用的32 b地址與數據總線(xiàn)，時(shí)序與控制比較簡(jiǎn)單。PCI9054還有三種數據傳送方式，即PCI主發(fā)起、PCI從目標、DMA方式。PCI從目標即PCI9054作為PCI總線(xiàn)的從設備，由總線(xiàn)上的其他主設備向它傳送數據；在PCI9054的本地總線(xiàn)端，PCI9054又作為主設備，向本地的存儲空間和I／O空間傳送數據。在設計本地總線(xiàn)的數據傳送接口時(shí)，主要有兩項工作，一是需要對PCI空間到本地空間，或本地空間到PCI空間的地址映射，進(jìn)行相應的存儲器配置；二是根據PCI9054提供的本地總線(xiàn)控制信號設計本地總線(xiàn)的邏輯控制功能，實(shí)現相應的數據傳送時(shí)序。

2 數據采集卡PCI接口電路設計
PCI總線(xiàn)規范定義了嚴格的電氣特性和時(shí)序要求，它要求在接口卡和終端設備之間有一個(gè)總線(xiàn)接口控制器，采用某些公司提供的專(zhuān)用接口芯片，如PLX公司的PCI9080，PCI9054和AMCC公司的S5933，S5920等。使用它只需要設計用戶(hù)接口邏輯和配置電路。大大減少了開(kāi)發(fā)人員的工作量，且功能強，使用靈活。
該設計采用PCI9054+FPGA實(shí)現高速數據傳輸接口。PCI9054能實(shí)現復雜的PCI總線(xiàn)規范2．2版，支持重要產(chǎn)品數據(VPD)配置，支持雙地址周期，可編程中斷生成，可編程突發(fā)管理，存儲器映射傳輸，具有可選的串行E2PROM接口，并支持Compact PCI和熱交換功能，性能卓越，使用方便。FPGA用來(lái)配合PCI9054的Local總線(xiàn)控制信號，實(shí)現Local總線(xiàn)端的數據傳送。E2PROM接口直接連接一個(gè)E2PROM來(lái)初始化配置PCI9054。整個(gè)板卡的邏輯結構框圖如圖1所示。

2．1 FPGA內部控制
采樣控制電路主要完成視頻信號和動(dòng)目標信號采樣，并對采樣值進(jìn)行處理。設計的FPGA采用Altera公司的FLEX系列中的EPF1OK20芯片，并采用該公司與之配套的配置設備EPC2芯片來(lái)完成采樣后的數據處理。在FPGA內部，根據由網(wǎng)絡(luò )傳過(guò)來(lái)高低、方位及自定義的差分信號傳送時(shí)鐘、串行幀同步、串行數據、模式字，對采樣數據進(jìn)行相關(guān)處理和小目標的放大。當信號小于一定值，則認為沒(méi)有信號；信號值落在某一區間，為了觀(guān)察方便要將其放大。FPGA同時(shí)完成各種自檢信號的產(chǎn)生、A／D的控制信號、以及各種讀寫(xiě)時(shí)序。Local總線(xiàn)與外部的I／O部分，用鎖存器(如74F574)接口數據通路，用雙向通路(如74LS245)接口控制信號線(xiàn)。具體框圖如圖2所示。