基于DSP的PCI高速測控系統結構的研究設計

PC219054提供了三個(gè)物理總線(xiàn)接口：PCI總線(xiàn)接口、EEPROM接口、局部總線(xiàn)接口。PCI總線(xiàn)接口依照PCI擴展板上定義的引腳分配情況將彼此對應的信號連接在一起即可。本系統采用的EEPROM為4K、3.3V串行的93LC66B，通過(guò)對PCI時(shí)鐘分頻來(lái)產(chǎn)生EEPROM時(shí)鐘，內部存放PCI9054的配置信息，系統加電時(shí)PCI9054自動(dòng)加載EEPROM中的配置信息，并由BIOS通過(guò)PCI總線(xiàn)對配置寄存器讀寫(xiě)，來(lái)完成各種控制功能。接口電路如圖3所示。

PCI9054在DMA傳輸方式下，通過(guò)設置其DMA控制器內部的寄存器即可實(shí)現兩總線(xiàn)之間的數據傳送。傳輸過(guò)程由以下幾個(gè)步驟實(shí)現：

1．設置傳輸方式寄存器：通過(guò)寄存器DMA MODE0或DMAMODE1的位9來(lái)設置DMA通道的傳輸方式，置0表示Block傳輸，置1表示Scatter／Gather傳輸；
2．設置命令／狀態(tài)寄存器：?jiǎn)?dòng)／停止DMA操作，并讀此寄存器返回DMA狀態(tài)；
3．設置描述寄存器：設置DMA的傳輸方向；
4．設置傳輸計數寄存器：以字節為單位設置傳輸數據量；
5．設置PCI地址寄存器：設置PCI總線(xiàn)側的地址空問(wèn)；
6．設置局部地址寄存器：設置局部總線(xiàn)側的地址空間。

當進(jìn)行數據采集時(shí)，由應用程序或通過(guò)DSP的外部引腳(pin21)向DSP發(fā)出采集命令，同時(shí)復位FIFO，在13SP內部程序和CPLD的控制下，數據經(jīng)DO-31源源不斷地輸入到FIFO中，當FIFO半滿(mǎn)時(shí)發(fā)出半滿(mǎn)標志信號(HF#)，CPLD接到半滿(mǎn)信號后，立即向PCI9054發(fā)出中斷請求信號(LINT)，驅動(dòng)程序響應中斷，在中斷響應程序內，發(fā)出讀命令、要讀取的字節數、傳輸方向、地址信號等，PCI9054設定DMA傳輸開(kāi)始位啟動(dòng)數據傳輸，當ADS#為低(有效)，BLAST為高(無(wú)效)，LW／R為低(有效)時(shí)，表明PCI9054開(kāi)始一個(gè)有效的讀數據周期，CPLD產(chǎn)生一個(gè)低電平信號REN#給FIFO，同時(shí)作為Ready信號返回給PCI9054， 表明已準備就緒。直到ADS#為高(無(wú)效)且BLAST#為低(有效)時(shí)，表明PCI9054已經(jīng)開(kāi) 始最后一個(gè)周期，同時(shí)設定D M A傳輸結束位結束DMA操作，此時(shí)REN#信號再次變高電平(無(wú)效)，完成一次數據突發(fā)傳輸。接口電路如圖4所示。

該系統的軟件設計主要包括DSP測控程序、PCI設備驅動(dòng)程序和Windows應用程序三個(gè)部分。驅動(dòng)程序是連接硬件系統和應用程序的橋梁，是整個(gè)測控系統開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵一步。在此簡(jiǎn)單介紹一下PCI設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)過(guò)程。

在Windows環(huán)境下共有三種類(lèi)型的驅動(dòng)程序，分別是VXD、NT、WDM。因為WDM可以應用在windows98／2000／XP下，支持即插即用、電源管理、WMI等功能，是Windows NT驅動(dòng)體系基礎上發(fā)展起來(lái)的未來(lái)主流驅動(dòng)程序體系，所以為這里選擇設計WDM驅動(dòng)程序。

開(kāi)發(fā)工具選擇Compuware公司提供的DriverStudio完~成驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)，DriverWorks是DriverStudio中的一個(gè)部分，DriverWorks中的類(lèi)庫封裝了針對驅動(dòng)程序的各種通用操作，使用其中的DriverWizard向導功能，能夠非常方便地實(shí)現WDM驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)。

其中PCI配置空間的訪(fǎng)問(wèn)采用KPciConfiguration實(shí)現。I／O訪(fǎng)問(wèn)采用DriverStudio中的KIoRange類(lèi)實(shí)現。硬件中斷響應的處理可以采用Kinterrupt類(lèi)實(shí)現。DMA讀主要是利用三個(gè)類(lèi)來(lái)實(shí)現數據傳輸，分別為：KDmaTransfer、KdmaAdapter和K C o m m o n D m a B U ff e r。KDmaTransfer用于DMA傳輸控制。KdmaAdapter用于建立一個(gè)DMA適配器來(lái)說(shuō)明DMA通道的特性。KCommonDmaBuffer用于申請系統提供的公用緩沖區。

執行過(guò)程中驅動(dòng)程序首先設置PCI9054的工作方式和中斷寄存器、DMA配置寄存器，然后等待本地中斷的到來(lái)。當FIFO半滿(mǎn)時(shí)表明本地中斷到來(lái)，在設備成員函數Isr_IrqO中屏蔽本地中斷，在設備成員函數DpcFor_Irq()中調用KDmaTransfer：Continue()函數進(jìn)行DMA傳輸。一次數據傳輸完畢后，驅動(dòng)程序通過(guò)操作系統將內核中的數據拷貝到用戶(hù)態(tài)內存，交給應用軟件處理。

結語(yǔ)

在實(shí)驗室中利用PCI9054作為接口芯片的高速測控系統，可實(shí)現持續數據傳輸速率達50MB／s，且系統運行穩定，具有廣泛的應用前景。