SOPC實(shí)現的PCI總線(xiàn)高速數據傳輸系統
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本文提出一種采用可編程片上系統(SySTem-On-Programmable-Chip,SOPC)實(shí)現偵察接收機PCI總線(xiàn)高速數據傳輸系統的設計方案，并采用直接存儲器訪(fǎng)問(wèn)(DIRect Memory Access,DMA)傳輸方式來(lái)提高數據傳輸速率。
1 PCI總線(xiàn)接口方案設計
在PCI總線(xiàn)接口標準中，根據數據傳輸的發(fā)起者所在位置，PCI接口有從模式和主模式兩種工作模式。根據工作方式的不同，DMA傳輸方式可分為連續式DMA (Continuous DMA)和集散式DMA(Scatter-Gather DMA)兩種。
1.1 PCI模式的選擇
PCI總線(xiàn)標準中，由PC發(fā)起數據傳輸、讀/寫(xiě)PCI接口卡的模式稱(chēng)為從模式。這種模式只要求PCI接口設備具備PCI從設備的功能，接口邏輯相對較簡(jiǎn)單;主模式是由PCI接口卡主動(dòng)讀寫(xiě)PC內存，PCI接口的邏輯相對復雜。頻繁地要求PC發(fā)起數據傳輸會(huì )占用PC的資源，為了減少PC的負擔，使其有更多的資源用于后續的數字信號處理，在偵察接收系統中，PCI接口卡的傳輸模式選擇主傳輸模式。
1.2 DMA傳輸方式的選擇
DMA是提高數據傳輸速率和微處理器使用效率的一種數據傳輸機制。連續式DMA用于實(shí)現連續數據塊的傳輸，即在一次DMA傳輸中設備端讀/寫(xiě)物理地址連續變化(讀存儲器空間)或不變化(讀IO口)，PC端的物理存儲地址連續變化。集散式DMA用于實(shí)現不連續數據塊的傳輸，各傳輸數據塊的起始讀/寫(xiě)地址和長(cháng)度都可以不同，它采用一個(gè)寄存器鏈表存儲每個(gè)數據塊的讀/寫(xiě)起始地址和長(cháng)度，DMA傳輸過(guò)程中自動(dòng)從該鏈表加載地址和長(cháng)度信息。集散模式DMA應用靈活，其缺點(diǎn)是在傳輸完一個(gè)數據塊之后要重新配置DMA控制寄存器的值，速度比連續模式稍慢。在偵察接收系統中，DMA傳輸模式選擇連續式傳輸模式。
1.3 PCI總線(xiàn)DMA傳輸方案設計
PCI接口總體結構框圖如圖1所示。數據輸入到乒乓RAM緩沖區，乒乓切換信號通知CPU數據準備好，CPU通過(guò)PCI橋的控制狀態(tài)寄存器判斷PC端是否備妥，如PC備妥則配置并啟動(dòng)DMA控制器，DMA控制器讀口從乒乓RAM中讀數據，寫(xiě)口將數據寫(xiě)至PCI總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)端，PCI總線(xiàn)接口單元申請并獲得PCI總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)權，將數據送上PCI總線(xiàn)。
2 PCI總線(xiàn)接口的SOPC實(shí)現
2.1 系統實(shí)現
PCI總線(xiàn)接口的SOPC內部結構如圖2所示。實(shí)現PCI總線(xiàn)DMA傳輸系統使用到4類(lèi)功能模塊，分別是實(shí)現PCI橋邏輯的pci_comiler組件(pci_c ompiler)、負責數據傳輸的DMA控制器(dma)、控制整個(gè)SOPC的NiosII處理器(cpu)及其數據程序存儲器(onchip_mem)，以及SOPC和外部用戶(hù)邏輯通信的接口模塊(BA1、DMARD和datardy)，上述組件通過(guò)avalon總線(xiàn)連接在一起組成SOPC。
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