EDN China > 设计实例 > 可编程器件 > FPGA > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

基于EP2SGX系列FPGA的PCI接口设计

国外电子测量技术 中国电子科技集团 孙高俊 刘志英?? 2010年03月08日 ?? 收藏0

  0 引 言

  在现代雷达数据处理系统和其他应用系统中,传统的ISA、EISA等总线已逐渐无法适应高速数据传输的要求。而PCI局部总线以其高性能、低成本、使用方便和适应性等优点成为大多数系统的主流总线。其中常用的33 MHz、32位的PCI总线尖峰传输速率为132 MB/s。PCI总线接口相对其他总线接口来说是比较复杂的,它有着严格的同步时序要求,且为了实现即插即用和自动配置,PCI总线的配置空间有许多配置寄存器需要设置。本文在简要介绍PCI总线及其特点的基础上,介绍了如何利用FPGA设计PCI总线的接口电路,并给出了设计PCI总线接口时应注意的一些问题。

  1 PCI总线与数据传输规范

  PCI总线信号可划分为如图1所示的几种类型。其中64位总线扩展信号、资源锁存信号和边界扫描信号是可选的。

PCI总线信号

  PCI总线上的数据传送是基于猝发传送的机制,一个猝发传送包括一个地址相和一个或多个数据相。基本的PCI传输由FRAME#、IRDY#和TRDY#信号控制。当数据有效时,数据资源需要无条件设置xRDY#信号(写操作为IRDY#,读操作为TRDY#)。接收方可在适当时间发出它的xRDY#信号。FRAME#信号有效后的第一个时钟上升沿是地址周期的开始,此时传送地址信息和总线命令。下一个时钟上升沿开始一个(或多个)数据周期,当IRDY#和TRDY#同时有效时,数据在主、从设备之间传送。在此期间,可由主设备或从设备分别利用IRDY#和TRDY#的无效而插入等待周期。PCI总线传输包含读、写和中止3个内容,图2和图3所示的时序图显示了PCI总线读、写操作的传输过程。

时序图显示了PCI总线读操作的传输过程

时序图显示了PCI总线写操作的传输过程

  2 设计考虑及芯片选择

  目前PCI接口主要有2种实现方式:使用专用接口芯片和采用可编程器件。专用芯片如PLX公司的9050等,专用芯片可以实现完整的PCI主控模块和目标模块接口功能,将复杂的PCI总线接口转换为相对简单的用户接口。缺点是缺少灵活性,用户可能只用到了部分的PCI接口功能,造成了一定的逻辑资源浪费。采用FPGA的优点在于其灵活的可编程性,首先PCI接口可以依据插卡功能进行最优化设计,而不必实现所有的PCI功能,可以节约系统的逻辑资源。其次可以将PCI插卡上的其他用户逻辑与PCI接口逻辑集成在一个芯片上,实现紧凑设计。再者当系统升级时,只需对可编程器件重新进行逻辑设计,而无需更新PCB版图。

  PCI总线是同步总线,时序要求比较严格,比如:Tval最大为11 ns,Tprop最大为10 ns,Tsu最小为7 ns,Th为0 ns,此外,PCI总线接口还需要一定数量的宏单元和I/0引脚。在本设计中,为了同时实现光纤数据传输等其他的逻辑功能,选用了ALTERA公司StratixIIGX系列中型号为EP2SGX90EF1152的一款FPGA芯片。该芯片主要性能如下:片内90 960个逻辑单元;4.5 Mb的RAM资源;支持12路高速串行收发器通道,每路传输速率高达6.375 Gb/s;接口电平支持:LVTTL、LVDS、LVPECL。3.3-V PCI等众多I/O标准。EP2SGX系列芯片内部有专门支持PCI电气特性的区域(Bank),非常适合于PCI接口的开发。

  3 PCI接口设计实现

  本设计利用ALTERA公司的QuartusIl7.2软件和硬件描述语言,采用自顶向下的设计方法进行PCI接口的逻辑设计,并利用QuartusII软件对设计进行了功能和时序仿真。

  设计的具体流程如下:首先从总体上考虑:PCI接口作为一个功能模块,嵌入在FPGA内部,内侧面向用户逻辑,外侧通过芯片的I/O管脚与PCI总线相连。在用户端,需要把复杂的PCI总线命令转换为便于用户使用的类似ISA总线的命令格式,把地址线与数据线分离,并产生单独的读写控制信号。其次,根据总体要求,进行顶层设计和内部模块划分。最后,对具体的功能模块用软件编程实现并进行功能仿真。

  本设计中PCI接口的总体框图如图4所示。由图4可知,PCI接口主要由地址/命令锁存和译码、内部通信、外部通信和总线状态机、中断处理等模块组成。

PCI接口的总体框图


上一页12下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

EP2SGX? FPGA? PCI接口?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈