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SOPC在PCI總線(xiàn)高速數據傳輸系統中的應用

作者: 時(shí)間:2012-08-21 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

  隨著(zhù)戰場(chǎng)電磁環(huán)境復雜程度越來(lái)越高,偵察與通信系統的融合成為一種必然的發(fā)展趨勢。數據量大、算法復雜是數字化偵察接收系統的主要特征。使用DSP和FPGA進(jìn)行高速信號譜分析、濾波等預處理,借助通用計算機平臺實(shí)現信號的分選、顯示等后處理是一種理想的系統設計方案。因此,如何構建與PC機間的高速數據通道,便成了偵察接收系統設計中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。PCI (Peripheral CompONent Interconnect)總線(xiàn),即外圍部件互連總線(xiàn),是目前應用最廣泛的一種高速同步總線(xiàn),在32位總線(xiàn)寬度33Mz時(shí)鐘下,其理論最大傳輸速率可達132Mbyte/s (64位總線(xiàn)寬度66MHz時(shí)可達到528Mbyte/s),因此成為上述偵察接收系統中高傳輸速率、低成本PC接口的首選實(shí)現方式。目前,實(shí)現接口的常用方法有兩種:一是采用專(zhuān)門(mén)的PCI橋芯片實(shí)現PCI接口,如PLX公司的PCI905X系列芯片等;二是使用可編程芯片實(shí)現PCI接口。

  集成電路技術(shù)的發(fā)展使得可編程芯片成本越來(lái)越低、資源越來(lái)越豐富,用戶(hù)可將PCI橋和其它用戶(hù)邏輯在一片可編程芯片上實(shí)現,其中后者不需要額外的PCI橋芯片,系統硬件電路得以簡(jiǎn)化,系統的穩定性和可靠性更高,進(jìn)而可以縮短系統開(kāi)發(fā)周期?;谝陨峡紤],本文提出一種采用可編程片上系統(SySTem-On-Programmable-Chip,)實(shí)現偵察接收機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 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)。


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