嵌入式流媒體攜帶式系統的設計及改進(jìn)

3.2 PCI接口設計

在該流媒體系統設計過(guò)程中所使用的PXA270處理器本身并不支持PCI總線(xiàn)協(xié)議，為了使系統能夠支持PCI總線(xiàn)協(xié)議，需要對處理器的接口進(jìn)行改進(jìn)，在這里提出使用FPGA來(lái)設計PCI總線(xiàn)接口控制器。設計在ModelSim環(huán)境下對Verilog HDL源程序進(jìn)行前仿真，在Xilinx ISE環(huán)境下進(jìn)行邏輯綜合、布局布線(xiàn)后下載到Xilinx公司生產(chǎn)Spartan-3 FPGA XC3S200芯片內。GEC2410開(kāi)發(fā)板套件

PCI接口控制器的設計中，核心設計部分有時(shí)序控制和配置空間兩部分。時(shí)序控制保證了PCI接口控制器能按正常的PCI時(shí)序工作。配置空間部分保證了板卡的即插即用功能。

3.2.1 PCI接口配置空間的實(shí)現

PCI總線(xiàn)定義了3種物理地址空間，分別是存儲器地址空間、I/O地址空間和配置地址空間。配置空間是PCI所特有的一種空間，其長(cháng)度為256字節并且有特定記錄結構的地址空間，可以在系統自舉時(shí)訪(fǎng)問(wèn)，也可在其他時(shí)間訪(fǎng)問(wèn)[3]。其它一些寄存器配置如下：GEC2410開(kāi)發(fā)板套件

廠(chǎng)商ID使用芯片最初的生產(chǎn)廠(chǎng)商ID值；設備ID可為除00000000H和0FFFFFFFFH中的任意值；命令寄存器中位1、6、8在本設計中均被設置為0；基地址寄存器用來(lái)映射設備的存儲器地址空間，與設備地址空間大小相應的低位被強制為0，故此在配置寫(xiě)過(guò)程中，配置軟件通過(guò)對這個(gè)寄存器的所有位寫(xiě)1，然后再讀出該寄存器的值來(lái)決定設備存儲器所占用的地址范圍，位0被設為低表示存儲器映射；類(lèi)代碼寄存器：設置為018000H，即設備為大容量存儲控制器；首部類(lèi)型寄存器：設置為0，表示其為單功能設備且首部類(lèi)型為0。

3.2.2 時(shí)序控制的實(shí)現

在時(shí)序控制程序中采用狀態(tài)機模型來(lái)實(shí)現不同時(shí)序的轉換。各種命令，數據交換、控制均在狀態(tài)機的管理下進(jìn)行工作。PCI總線(xiàn)上的信號是并行工作的，因此，對應每個(gè)狀態(tài)必須明確其執行的任務(wù)，這些任務(wù)用Verilog語(yǔ)言的進(jìn)程語(yǔ)句來(lái)描述所發(fā)生的事件。GEC2410開(kāi)發(fā)板套件

本設計中的狀態(tài)機共使用了6種狀態(tài)，如圖3所示，分別為空閑狀態(tài)（idle），準備狀態(tài)（Ready），DEVSEL# 和TRDY#均為高電平狀態(tài)（DevTrHi），DEVSEL#為低電平且TRDY#為高電平狀態(tài)（DevLoTrHi），DEVSEL#和TRDY#均為低電平狀態(tài)（DevTrLo）以及操作結束狀態(tài)（OprOver）。

圖3 PCI接口狀態(tài)機

注: state0表示pci_frame_i= ’1’ and pci_irdy_i =’1’, state 1表示pci_frame_i= ’1’ and pci_irdy_i=’0’ and irdy_i=’0’。

　　當系統接到復位信號后對系統進(jìn)行復位，然后轉入空閑狀態(tài)。在空閑狀態(tài)中采樣總線(xiàn)，并根據總線(xiàn)的變化來(lái)決定下一個(gè)時(shí)鐘上升沿后狀態(tài)機轉人何種狀態(tài)，這些時(shí)序和程序中用到的信號都是基本且必須的，在進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)可以根據需要增添必要的狀態(tài)和信號。編寫(xiě)完整的代碼，之后將代碼導入ModelSim完成仿真，用Xilinx公司自帶工具ISE進(jìn)行綜合布線(xiàn)，生成bit文件下載到FPGA器件。GEC2410開(kāi)發(fā)板套件

4 系統的軟件模塊設計

該流媒體攜帶式系統的軟件平臺采用小體積、高性能的嵌入式Linux操作系統，它由一個(gè)內核和一些可以定制的系統模塊組成，如文件系統模塊、內存驅動(dòng)模塊等[5]。針對本應用，進(jìn)行了重新剪裁和配置，只包含系統所需的模塊。

對于該攜帶式系統的播放終端，其軟件應用程序結構如圖4所示，分別是圖形用戶(hù)界面模塊、系統管理主控模塊和音視頻解碼器三部分。音視頻解碼器模塊可看作是系統管理主控模塊的插件(plug-in)，從主控模塊獲得編碼的音視頻數據并對其解碼，解碼后返發(fā)送給系統管理主控模塊。本文主要介紹系統管理主控模塊。

圖4 播放終端應用程序結構圖