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(多图) 用双端口RAM实现与PCI总线接口的数据通讯

电子技术应用/作者:姚利民 孙逢春 李军求 张承宁?? 2008年05月27日 ?? 收藏0

  采用双端口RAM实现DSP与PCI总线芯片之间的数据交换接口电路。

  提出了一种使用CPLD解决双端口RAM地址译码和PCI接口芯片局部总线仲裁的的硬件设计方案,并给出了PCI总线接口芯片寄存器配置实例,介绍了软件包WinDriver开发设备驱动程序的具体过程。

  随着计算机技术的不断发展,为满足外设间以及外设与主机间的高速数据传输,Intel公司于1991年提出了PCI总线概念。PCI总线是一种能为主CPU及外设提供高性能数据通讯的总线,其局部总线在33MHz总线时钟、32位数据通路时,数据传输速率最高可达133Mbps。实际应用中,可通过PCI总线实现主机与外部设备的高速数据传输,有效解决数据的实时传输和存储问题,为信号的实时处理打下良好基础。

  本文主要提供一种基于PCI总线的数据传输系统设计方案,其中双口RAM起桥梁作用,完成上位机与外围主控单元之间的数据握手。

  1 双端口RAM实现PCI总线接口方案

  本系统主要用于解决上位机与外围控制单元的数据传输问题。上位机运行信息诊断程序,通过PCI总线与外围控制单元以一定速率传输数据,在主机中实时监控并保存数据。由于实现高速实时数据传输,数据量大,所以在PCI局部总线上插入一个高速双端口RAM。双端口RAM一端作为PCI总线接口的本地端存储器,一端作为DSP目标存储器。需要传输保存的数据经DSP处理后借助双端口RAM和PCI总线接口完成了上位机与DSP的数据握手。本文提出的双端口RAM实现PCI总线接口方案如图1。

双端口RAM实现PCI总线接口方案

  考虑到PCI总线接口对局部总线的控制时序比较复杂,需要译码和控制电路来实现局部总线的访问及控制。本系统使用CPLD解决双口RAM的地址访问竞争冲突问题。需解决的主要问题有:①PCI接口电路设计;②CPLD地址译码和总线仲裁;③PCI总线驱动程序开发。

  2 PCI接口电路设计

  PCI卡的设计一般采用两种方案。一种是根据PCI协议在FPGA或CPLD中实现PCI总线接口控制器,但是由于PCI协议的复杂性,使得开发难度大、周期长;另一种使用现成的PCI接口芯片,用户开发难度降低,只把重点放在PCI接口芯片局部总线的接口设计和PCI总线配置空间的初始化,而不用速度考虑PCI总线规范上众多的协议规范,加快了开发时间。

  本数据传输系统使用PLX公司的PCI 9030总线接口芯片,以CPLD完成逻辑控制及与外设的连接,整个系统的硬件框图如图 2。其中双端口RAM采用IDT71V321,CPLD选用XILINX公司的XC9536CPLD芯片,EEPROM选用NS公司的93CS56,控制单元DSP选用TMS 320LF2407A。

整个系统的硬件框图

  2.1 PCI 9030内部结构及其数据传输

  PCI 9030是PLX公司开发的PCI总线目标接口芯片。其特点:低功耗,PQFP176针封装,符合PCI V2.2规范;在PCI总线上是从设备,但在局部总线上是主设备;PCI 9030支持突发传输,有5个PCI总线到局部总线地址空间,9个可编程的通用I/O,4个可编程的片选,支持热插拔。PCI 9030主要由PCI总线接口逻辑、局部总线接口逻辑、串行E2PROM接口逻辑和内部逻辑组成,结构框图见图3。

结构框图

  PCI 9030支持PCI主设备直接访问局部总线上的设备,数据传输方式分为内存映射的突发传输和I/O映射的单次传输,并且由PCI基址寄存器设置在PCI内存和I/O空间中的合适位置,另外局部映射寄存器允许PCI地址空间转换到局部地址空间。

  2.2 配置实例

  系统访问的双口RAM存储空间为2KB,要求将这个存储器空间映射到局部地址空间0,采用内存方式映射,存储器的数据宽度为 8位,并且不采用突发传输,读写时不可预取。下面介绍这个地址空间各个寄存器的具体配置过程。

  (1)配置地址范围寄存器

  根据PCI配置寄存器与LAS0RR的对应关系以及双口RAM的地址空间800H,取7FFH的补码得到FFFFF800H。又因为按照设计要求,要映射到内存空间的任何位置并且设置为不可预取的,这样LASORR寄存器后3位应该为000H。所以LAS0RR的值应该最终确定为FFFFF800H。

  (2)配置基址寄存器

  该寄存器的基址必须是地址空间范围的整数倍,在本例中必须是2K的整数倍,可将基地址定为 00004000H,又由于基址寄存器位0为空间使能位,所以应将这一位设置1;至于位 2、位3,由于是映射到内存空间,设为00H即可。所以LAS0BA的值最终被确定为00004001H。


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RAM? PCI总线? 数据通讯? CPLD?

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