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基于PCI总线的雷达视频高速数据采集接口设计

符联军?? 2009年11月16日 ?? 收藏0

  引 言

  PCI 总线(Peripheral Component Interconnect)是Intel公司推出的一种高性能32/64位局部总线,最大数据传输速率为132~264MB/s,是目前使用较为广泛的一种总线。在高速信号的实时处理中,利用PCI总线将采集数据直接传送到微机系统内存,可有效解决数据的实时传输和存储,为信号的实时处理提供方便。利用 PCI总线进行高速数据采集,可以简化电路设计,而且这种高速数据采集接口模块可以在多次设计中重复使用,缩短产品的研发周期。在此通过对专用接口芯片 PCI9054的性能分析,特别是对单周期读、写和存储器映射传输操作的时序进行了分析,提出了一种新的包括PCI9054单周期读、写和存储器映射传输的设计,并讨论了通用PCI总线高速数据采集卡的实现方案。

  1 PCI9054性能简介

  PCI9054 是PLX公司推出的一种32位33 MHz的PCI总线控制器。它采用多种先进技术.可以将复杂的PCI接口应用设计变得简单。利用PCI9054灵活的局部总线可以方便地连接多种存储器、 I/O外围设备和CPU,其中包括与Motorola公司的MPC860和Intel公司的960和IBM公司的PPC401等处理器之间的直接连接。 PCI9054可广泛应用于Motorola公司的MPC 860适配器设计、Compact PCI热交换适配器设计、PCI总线主控适配器和嵌入式主机等设计系统中。PCI9054的本地总线时钟可与PCI总线时钟异步,本地总线有三种工作模式:M模式、C模式和J模式,可方便地与多种微处理器连接。其中,在C模式下,本地总线(Local Bus)为非复用的32 b地址与数据总线,时序与控制比较简单。PCI9054还有三种数据传送方式,即PCI主发起、PCI从目标、DMA方式。PCI从目标即PCI9054 作为PCI总线的从设备,由总线上的其他主设备向它传送数据;在PCI9054的本地总线端,PCI9054又作为主设备,向本地的存储空间和I/O空间传送数据。在设计本地总线的数据传送接口时,主要有两项工作,一是需要对PCI空间到本地空间,或本地空间到PCI空间的地址映射,进行相应的存储器配置;二是根据PCI9054提供的本地总线控制信号设计本地总线的逻辑控制功能,实现相应的数据传送时序。

  2 数据采集卡PCI接口电路设计

  PCI 总线规范定义了严格的电气特性和时序要求,它要求在接口卡和终端设备之间有一个总线接口控制器,采用某些公司提供的专用接口芯片,如PLX公司的 PCI9080,PCI9054和AMCC公司的S5933,S5920等。使用它只需要设计用户接口逻辑和配置电路。大大减少了开发人员的工作量,且功能强,使用灵活。

  该设计采用PCI9054+FPGA实现高速数据传输接口。PCI9054能实现复杂的PCI总线规范2.2版,支持重要产品数据(VPD)配置,支持双地址周期,可编程中断生成,可编程突发管理,存储器映射传输,具有可选的串行E2PROM接口,并支持Compact PCI和热交换功能,性能卓越,使用方便。FPGA用来配合PCI9054的Local总线控制信号,实现Local总线端的数据传送。E2PROM接口直接连接一个E2PROM来初始化配置PCI9054。整个板卡的逻辑结构框图如图1所示。

板卡的逻辑结构框图

  2.1 FPGA内部控制

  采样控制电路主要完成视频信号和动目标信号采样,并对采样值进行处理。设计的FPGA采用Altera公司的FLEX系列中的EPF1OK20芯片,并采用该公司与之配套的配置设备EPC2芯片来完成采样后的数据处理。在FPGA内部,根据由网络传过来高低、方位及自定义的差分信号传送时钟、串行帧同步、串行数据、模式字,对采样数据进行相关处理和小目标的放大。当信号小于一定值,则认为没有信号;信号值落在某一区间,为了观察方便要将其放大。FPGA同时完成各种自检信号的产生、A/D的控制信号、以及各种读写时序。Local总线与外部的I/O部分,用锁存器(如74F574)接口数据通路,用双向通路(如74LS245)接口控制信号线。具体框图如图2所示。

具体框图


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PCI9054? 雷达视频? 数据采集?

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