基于PCI總線(xiàn)的雷達視頻高速數據采集接口設計
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基于PCI9054的存儲器映射傳輸是核心部分。根據配置寄存器配置的Local總線(xiàn)三個(gè)空間的大小以及三個(gè)空間的基地址，把數據寫(xiě)到相應的存儲空間。計算機操作系統識別板卡正確后，自動(dòng)分配存儲空間給本卡，應用軟件應用計算機自動(dòng)分配的存儲空間進(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，IRDY和TRDY分別為主設備準備好信號和從設備準備好信號，當兩者同時(shí)有效時(shí)，才能真正進(jìn)行數據傳輸。板卡復位或上電時(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)現了PCI總線(xiàn)的接口。整個(gè)板卡設計的關(guān)鍵工作就在于FPGA程序的設計、PCI9054的配置和板卡驅動(dòng)程序的編寫(xiě)。PCI9054的正確配置是其正常工作的關(guān)鍵，PC操作系統在開(kāi)機掃描總線(xiàn)時(shí)，正確的配置信息使操作系統正確識別板卡，并提示安裝驅動(dòng)程序。如果配置不正確或不完整，則操作系統將找不到板卡，并且可能死機。單靠硬件無(wú)法將數據送到內存供顯示讀數設備所用，設備驅動(dòng)程序是連接到板卡的軟件接口。該設計中，設備驅動(dòng)程序的基本功能就是完成設備的初始化，對端口的讀寫(xiě)操作，對中斷的設置、響應和調用，以及對內存和接口設備存儲器空間的直接讀寫(xiě)。這里選用的驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)工具是Windrive。Windrive與DDK和VtoolsD相比，適應面比較窄，但是它主要針對ISA／PCI插卡，還包含一個(gè)代碼生成器Windrive Wizward和針對于PCI9054的函數，所以開(kāi)發(fā)比較簡(jiǎn)單，周期比較短。文獻[4，5]在設計驅動(dòng)程序之前，對欲控制的硬件設備進(jìn)行了細致的分析，詳細了解硬件設備的特性。硬件設備的特性對驅動(dòng)程序設計會(huì )產(chǎn)生重大的影響。需要了解的最主要特性有：
設備的總線(xiàn)結構，該設計中即PCI總線(xiàn)；
寄存器，該設計中即配置的PCI9054寄存器的值；
設備的錯誤和狀態(tài)，了解如何判斷設備的狀態(tài)和錯誤信號，通過(guò)驅動(dòng)程序返回給用戶(hù)程序；
中斷行為，了解設備產(chǎn)生中斷的條件和使用中斷的數量；
數據傳輸機制，是I／O傳輸、DMA傳輸，還是存儲器映射傳輸；
設備內存，RAM的容量，與系統總線(xiàn)(PCI)對應的基地址和范圍。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/163481.htm
3 寄存器配置
設計好接口連接，接口設計工作只完成了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(mǎn)足用戶(hù)的需求，所以還要進(jìn)行功能寄存器設置，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
在計算機的加電自檢期間，PCI總線(xiàn)的RST信號復位，PCI9054內部寄存器的默認值作為回應。PCI9054輸出本地LRESET信號并檢測串行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(hù)可通過(guò)向9054的寄存器CNTRL的CNTRL29位寫(xiě)1來(lái)加載E2PROM的內容到PCI9054的內部寄存器，配置的信息(設備識別號，供應商代碼號，Local總線(xiàn)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(xiě)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(xiě)生產(chǎn)商ID號、器件ID號、類(lèi)碼子系統ID號和子系統生產(chǎn)商ID號。對于PCI9054，其生產(chǎn)商ID號為10B5，器件ID號為9054，子系統號ID為9054，子系統ID號為10B5，類(lèi)碼號為0680，表示其為橋設備中的其他橋設備類(lèi)。
3．3 本地配置寄存器的配置
對于本地配置寄存器的配置就是對本地地址空間及其本地總線(xiàn)屬性的配置。這些配置是根據實(shí)際開(kāi)發(fā)的硬件板卡的硬件資源進(jìn)行配置。設備人員配置寄存器的任務(wù)就是要把某一段本地地址應設為PCI地址。也就是當主機CPU要訪(fǎng)問(wèn)本地地址空間時(shí)，要知道其對應的PCI總線(xiàn)地址。
4 電路板實(shí)現與測試
PCI規范對擴展板的機械和電氣方面都有一系列的規范要求。在布板和繪圖的過(guò)程中需要特別注意一些技術(shù)要求，布出來(lái)的板子工作起來(lái)才會(huì )穩定可靠。如：除了PCI協(xié)議中的信號線(xiàn)外，連接器本身的信號引腳值得注意，如板卡存在信號PRSNT1和PRSNT2；電源的退耦、PCI協(xié)議信號線(xiàn)的走線(xiàn)長(cháng)度限制和擴展板上信號線(xiàn)的負載要求等都是在布板過(guò)程中特別應該重視的，都要滿(mǎn)足PCI電氣規范的要求。
該設計中嚴格按照規范要求設計，PCI連接器上的PRSNT1而開(kāi)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。采用存儲器映射的傳輸方式，本地時(shí)鐘采用20 MHz時(shí)，通過(guò)測試，傳輸速率能夠達到20 MB／s以上，提高本地時(shí)鐘的頻率，數據傳輸率還能夠更高。
5 結 語(yǔ)
這里實(shí)現的PCI數據傳輸接口，有效地解決了系統的數據傳輸問(wèn)題，有利于數據的實(shí)時(shí)處理，獲得了比較滿(mǎn)意的效果。隨著(zhù)信號處理技術(shù)的發(fā)展，這種基于PCI的數據傳輸接口有著(zhù)十分廣闊的應用前景。
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