高速數據傳輸卡用PCI 9054總線(xiàn)控制器

事故追憶系統(黑匣子)能否及時(shí)、準確地將飛機、輪船等發(fā)生故障時(shí)各種數據真實(shí)地保存下來(lái)，提供給專(zhuān)家系統或專(zhuān)家，作為故障診斷的依據，是故障診斷正確與否的關(guān)鍵。利用計算機可以實(shí)現對黑匣子的信號控制和數據采集，而數據傳輸卡則在兩者之間起橋梁作用。為了滿(mǎn)足大量實(shí)時(shí)數據的采集要求，數據傳輸卡必須有較高的傳輸速率，這依賴(lài)于計算機總線(xiàn)的結構。目前用于PC機的數據傳輸卡大部分是基于標準ISA總線(xiàn)的，這種結構的最大缺點(diǎn)是傳輸速率太低（5MB/s），不能實(shí)現數據的實(shí)時(shí)高速傳輸，PCI總線(xiàn)正是為了滿(mǎn)足高速數據傳輸而設計的一種獨立于處理器的本地總線(xiàn)，具有32位和64位兩種復用的地址數據通路，一邊與處理器和存儲器總線(xiàn)接口，另一邊為外設擴展提供了高速通道。33MHz、32位的PCI總線(xiàn)可以實(shí)現132MB/s的數據傳輸速率；64位更使性能加倍。我們在實(shí)際工作中利用PCI總線(xiàn)將采集數據直接傳到系統內存，有效解決了數據的實(shí)時(shí)傳輸和存儲，為信號的實(shí)時(shí)處理提供了方便。

連接PCI總線(xiàn)的設備分為兩類(lèi)：主控設備和目標設備。主控設備可以控制總線(xiàn)驅動(dòng)地址、數據和控制信號。目標設備不能啟動(dòng)總線(xiàn)操作，只能依賴(lài)于主控設備從其中讀取或向其傳送數據。數據傳送卡選擇目標工作方式即可滿(mǎn)足傳輸要求，這需要CPU對讀寫(xiě)進(jìn)行干預。

傳輸卡系統應用于黑匣子信號的轉發(fā)，數據接收前端由HOTLINK實(shí)現，經(jīng)過(guò)緩沖器的處理，將數據信號合為11位，考慮到后繼數據處理的方便，每路數字信號字長(cháng)取16位，然后將16位數據分別傳入系統內存的不同區域。主要功能模塊有：

PCI 9054總線(xiàn)控制器、HOTLINK、緩沖器、傳輸控制芯片EPLD(電可擦除可編程邏輯器件)。系統框圖如圖1所示。

為滿(mǎn)足PCI總線(xiàn)接口規范，傳送卡必須支持即插即用和自動(dòng)配置功能。本設計中選用了PCI 9054 專(zhuān)用接口芯片。

PCI 9054 是一32位/33MHz的通用PCI總線(xiàn)控制器專(zhuān)用芯片，符合PCI本地總線(xiàn)規范2.2版，突發(fā)傳輸速率達到132MB/s，本地總線(xiàn)支持復用/非復用的32位地址/數據，可為一種模式：M模式、C模式、J模式。具有可選的串行E2PROM接口，本地總線(xiàn)時(shí)鐘可和PCI時(shí)鐘異步。PCI 9054 內部有六種可編程的FIFO,以實(shí)現零等待突發(fā)傳輸及本地總線(xiàn)和PCI總線(xiàn)之間的異步操作。9054 支持主模式、從模式、DMA傳輸方式，因其強大的功能可應用于適配卡和嵌入式系統中。

信號的前端數據收集采用了Cypress公司的第二代HOTLINK收發(fā)器CY7C924DX芯片。

它通過(guò)高速串行線(xiàn)(光纖或同軸電纜)實(shí)現50Mbps～200Mbps的點(diǎn)對點(diǎn)的高速數據傳輸。內部由兩個(gè)獨立數據傳輸通道組成：接收通道和發(fā)送通道。接收通道實(shí)現串并轉換功能，發(fā)送通道實(shí)現并串轉換功能。將發(fā)送FIFO、接收FIFO、并串行轉換器和串并行轉換器集成于一塊芯片內，從而簡(jiǎn)化了線(xiàn)路板的設計。

EPLD用以實(shí)現PCI 9054 與HOTLINK的傳輸控制邏輯、中斷邏輯以及主機對數據傳輸通道的前端控制。

數據傳輸卡具有與遠端存儲模塊進(jìn)行雙向數據傳輸的功能，讀寫(xiě)方式分為兩種：I/O應答方式和DMA方式。前者可以對單個(gè)數據進(jìn)行處理，后者能實(shí)現數據的突發(fā)連續性傳輸。

以計算機讀入數據為例：I/O應答方式每次只傳送單個(gè)數據，計算機首先向傳輸卡發(fā)出請求讀入信號，請求信號經(jīng)傳輸卡送到黑匣子，黑匣子將數據準備好后，送至PCI9054本地數據總線(xiàn)，同時(shí)發(fā)出數據準備完畢信號，將數據從本地總線(xiàn)傳至PCI總線(xiàn)，同時(shí)觸發(fā)系統中斷，有中斷程序對數據進(jìn)行處理，完成一次數據讀入；在DMA工作方式下，主機設定本地和PCI端的起始地址，傳輸字節數和傳輸方向，有軟件設置DMA傳輸的方式(單周期，四個(gè)突發(fā)數據周期或永遠突發(fā)直至傳輸結束），PCI 9054本地總線(xiàn)通過(guò)PCI總線(xiàn)于計算機存儲器相連，PCI 9054 以突發(fā)方式向存儲器連續發(fā)送黑匣子的數據，大大提高了數據傳輸速率。

PCI數據傳輸卡的另一關(guān)鍵問(wèn)題即驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)。設備驅動(dòng)程序提供連接到PCI板卡的軟件接口，是文件擴展名為.SYS的動(dòng)態(tài)鏈接庫，在Windows98和Windows 2000中，設備驅動(dòng)程序必須根據Windows驅動(dòng)程序模型（WDM）設計。設備驅動(dòng)程序的關(guān)鍵是如何完成硬件操作，基本功能是完成設備的初始化、對端口的 讀寫(xiě)操作、中斷的設置和響應及中斷的調用、以及對內存的直接讀寫(xiě)。本設計應用KRF－Tech公司的Windriver來(lái)編寫(xiě)設備驅動(dòng)程序，Windriver 針對PLX和AMCC的專(zhuān)用接口芯片特別編寫(xiě)了API函數包，這些函數能夠方便地實(shí)現中斷處理、DMA傳輸、I/O操作、內存映射以及即插即用等功能，另外WinDriver提供了許多例程，使用者可以利用它們來(lái)產(chǎn)生自己驅動(dòng)程序的基本框架，這些降低了PCI板卡驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)難度。

PCI 9054 以其強大的功能和簡(jiǎn)單的用戶(hù)接口，為PCI總線(xiàn)接口的開(kāi)發(fā)提供了一種簡(jiǎn)潔的方法，設計者只需設計本地總線(xiàn)接口控制電路，即可實(shí)現與PCI總線(xiàn)的高速數據傳輸。本設計經(jīng)過(guò)測試數據能夠高速傳輸且正確，傳輸速率達到30Mbps. 在高速數據傳輸系統中，利用PCI總線(xiàn)的高速特性實(shí)時(shí)傳輸和存儲采集數據，有效解決了數據的傳輸和處理的實(shí)時(shí)性,可應用于高速數據采集卡、視頻處理卡、網(wǎng)卡等高速設備中，隨著(zhù)PCI總線(xiàn)的普及應用，基于 PCI總線(xiàn)的傳輸系統設計有十分廣闊的前景?！?/font>