提出了一種使用CPLD解決雙端口RAM地址譯碼和PCI接口芯片局部總線仲裁的的硬件設(shè)計(jì)方案，并給出了PCI總線接口芯片寄存器配置實(shí)例,，介紹了軟件包WinDriver開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序的具體過程,。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,，為滿足外設(shè)間以及外設(shè)與主機(jī)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，Intel公司于1991年提出了PCI總線概念,。PCI總線是一種能為主CPU及外設(shè)提供高性能數(shù)據(jù)通訊的總線,，其局部總線在33MHz總線時(shí)鐘、32位數(shù)據(jù)通路時(shí),，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)133Mbps,。實(shí)際應(yīng)用中，可通過PCI總線實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外部設(shè)備的高速數(shù)據(jù)傳輸,，有效解決數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和存儲問題,，為信號的實(shí)時(shí)處理打下良好基礎(chǔ)。

　　本文主要提供一種基于PCI總線的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,，其中雙口RAM起橋梁作用,，完成上位機(jī)與外圍主控單元之間的數(shù)據(jù)握手。

　　1 雙端口RAM實(shí)現(xiàn)PCI總線接口方案

　　本系統(tǒng)主要用于解決上位機(jī)與外圍控制單元的數(shù)據(jù)傳輸問題,。上位機(jī)運(yùn)行信息診斷程序,，通過PCI總線與外圍控制單元以一定速率傳輸數(shù)據(jù)，在主機(jī)中實(shí)時(shí)監(jiān)控并保存數(shù)據(jù),。由于實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸,，數(shù)據(jù)量大，所以在PCI局部總線上插入一個(gè)高速雙端口RAM,。雙端口RAM一端作為PCI總線接口的本地端存儲器,，一端作為DSP目標(biāo)存儲器。需要傳輸保存的數(shù)據(jù)經(jīng)DSP處理后借助雙端口RAM和PCI總線接口完成了上位機(jī)與DSP的數(shù)據(jù)握手,。本文提出的雙端口RAM實(shí)現(xiàn)PCI總線接口方案如圖1,。

　　考慮到PCI總線接口對局部總線的控制時(shí)序比較復(fù)雜，需要譯碼和控制電路來實(shí)現(xiàn)局部總線的訪問及控制,。本系統(tǒng)使用CPLD解決雙口RAM的地址訪問競爭沖突問題,。需解決的主要問題有：①PCI接口電路設(shè)計(jì)；②CPLD地址譯碼和總線仲裁,；③PCI總線驅(qū)動程序開發(fā),。

　　2 PCI接口電路設(shè)計(jì)

　　PCI卡的設(shè)計(jì)一般采用兩種方案。一種是根據(jù)PCI協(xié)議在FPGA或CPLD中實(shí)現(xiàn)PCI總線接口控制器,，但是由于PCI協(xié)議的復(fù)雜性,，使得開發(fā)難度大、周期長,；另一種使用現(xiàn)成的PCI接口芯片,，用戶開發(fā)難度降低，只把重點(diǎn)放在PCI接口芯片局部總線的接口設(shè)計(jì)和PCI總線配置空間的初始化,，而不用速度考慮PCI總線規(guī)范上眾多的協(xié)議規(guī)范,，加快了開發(fā)時(shí)間,。

　　本數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)使用PLX公司的PCI9030總線接口芯片，以CPLD完成邏輯控制及與外設(shè)的連接,，整個(gè)系統(tǒng)的硬件框圖如圖2,。其中雙端口RAM采用IDT71V321，CPLD選用XILINX公司的XC9536CPLD芯片,，EEPROM選用NS公司的93CS56,，控制單元DSP選用TMS320LF2407A。

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      2.1PCI9030內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其數(shù)據(jù)傳輸

　　PCI9030是PLX公司開發(fā)的PCI總線目標(biāo)接口芯片,。其特點(diǎn)：低功耗,，PQFP176針封裝，符合PCIV2.2規(guī)范,；在PCI總線上是從設(shè)備,，但在局部總線上是主設(shè)備；PCI9030支持突發(fā)傳輸,，有5個(gè)PCI總線到局部總線地址空間,，9個(gè)可編程的通用I/O，4個(gè)可編程的片選,，支持熱插拔,。PCI 9030主要由PCI總線接口邏輯、局部總線接口邏輯,、串行E2PROM接口邏輯和內(nèi)部邏輯組成,，結(jié)構(gòu)框圖見圖3。

　　PCI9030支持PCI主設(shè)備直接訪問局部總線上的設(shè)備,，數(shù)據(jù)傳輸方式分為內(nèi)存映射的突發(fā)傳輸和I/O映射的單次傳輸,，并且由PCI基址寄存器設(shè)置在PCI內(nèi)存和I/O空間中的合適位置，另外局部映射寄存器允許PCI地址空間轉(zhuǎn)換到局部地址空間,。

　　2.2配置實(shí)例

　　系統(tǒng)訪問的雙口RAM存儲空間為2KB,，要求將這個(gè)存儲器空間映射到局部地址空間0，采用內(nèi)存方式映射,，存儲器的數(shù)據(jù)寬度為8位,，并且不采用突發(fā)傳輸，讀寫時(shí)不可預(yù)取,。下面介紹這個(gè)地址空間各個(gè)寄存器的具體配置過程,。

　　(1)配置地址范圍寄存器

　　根據(jù)PCI配置寄存器與LAS0RR的對應(yīng)關(guān)系以及雙口RAM的地址空間800H,，取7FFH的補(bǔ)碼得到FFFFF800H,。又因?yàn)榘凑赵O(shè)計(jì)要求，要映射到內(nèi)存空間的任何位置并且設(shè)置為不可預(yù)取的,，這樣LASORR寄存器后3位應(yīng)該為000H,。所以LAS0RR的值應(yīng)該最終確定為FFFFF800H,。

　　(2)配置基址寄存器

　　該寄存器的基址必須是地址空間范圍的整數(shù)倍，在本例中必須是2K的整數(shù)倍,，可將基地址定為00004000H,，又由于基址寄存器位0為空間使能位，所以應(yīng)將這一位設(shè)置1,；至于位2,、位3，由于是映射到內(nèi)存空間,，設(shè)為00H即可,。所以LAS0BA的值最終被確定為00004001H。

　　(3)配置片選信號控制寄存器

　　該寄存器的地址范圍和基地址必須與LAS0RR或LAS0BA所定義的范圍和空間相對應(yīng),?？筛鶕?jù)PCI9030提供的配置寄存器的方法確定CS0BASE的數(shù)值：板卡的2KB空間可以用十六進(jìn)制表示為800H，將800H右移一位得到400H,，然后將基地址加到400H左邊的任何一位中,。因?yàn)樗捎玫幕刂窞?0004000H，所以得到的值為00004400H,；又因?yàn)榈?位為片選使能位,，應(yīng)該設(shè)置為1。所以最終確定的數(shù)值為00004401H,。

　　由于局部總線采用8位的寬度,，將工作方式定義在不使能突發(fā)，不預(yù)取,，配置總線區(qū)域描述寄存器的數(shù)值確定為400140A2H,。另外，還要根據(jù)要求設(shè)置CNTRL寄存器控制PCI9030的工作狀態(tài),，確定為18784500H,。當(dāng)所有這些數(shù)據(jù)都配置完成后，便可將這些數(shù)據(jù)按照加載順序?qū)懭氪蠩2PROM中,，從而完成整個(gè)系統(tǒng)的配置,。

　　通過這幾個(gè)寄存器的配置，一個(gè)局部地址空間便可以確定下來,。在系統(tǒng)上電后,，系統(tǒng)BIOS根據(jù)這幾個(gè)寄存器的內(nèi)容將板卡上2KB的RAM空間重映射到PCI空間中，使主機(jī)可以像訪問自己的地址空間一樣訪問板卡上的RAM,。

2.3CPLD控制邏輯

　　對于雙口RAM同一個(gè)地址單元,，不能同時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳎珒蛇呥B接的主控芯片，都可以對其進(jìn)行讀,、寫操作,，因此必須解決地址競爭問題。本系統(tǒng)中,，使用XILINX公司的XC9536CPLD芯片完成PCI局部總線的譯碼和控制電路,。由于系統(tǒng)控制計(jì)算主要在DSP中完成，上位機(jī)只起監(jiān)控和數(shù)據(jù)保存作用,，因此規(guī)定對雙口RAM的操作DSP優(yōu)先于PCI9030,；同時(shí)CPLD也參與了DSP片外程序存儲器Flash和數(shù)據(jù)存儲器RAM的地址譯碼，控制邏輯用公式表示為：

　　3設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計(jì)

　　設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)工具通常有DDK,、VtoolsD,、WinDrvr等。為加快開發(fā)速度,，采用JUNDO公司的WinDrvr開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序,。其使用簡單，支持多種操作系統(tǒng),。

　　采用Windrvr開發(fā)PCI橋接設(shè)備的驅(qū)動程序有兩種方法,。一種Wizard開發(fā)向?qū)亲詣由沈?qū)動程序框架代碼，然后根據(jù)實(shí)際需要,，加入定制功能,。這種方法生成的代碼較多，程序較復(fù)雜,。另一種是在Vc++創(chuàng)建工程中直接利用Windrvr的API函數(shù)生成驅(qū)動程序,，比在Wizard生成的框架代碼上修改更為靈活。本文采用后一種方法,。以下是用Windrvr開發(fā)PCI9030橋芯片的驅(qū)動代碼,，只要稍加改動就可以作為其他PCI芯片驅(qū)動程序的一部分，例如PCI9050,、PCI9052等,。程序中出現(xiàn)的變量名都由其名稱反映含義，具體可以參見Windrvr設(shè)計(jì)文檔說明,。

　　至此獲得了本地端映射到用戶的內(nèi)存地址,，調(diào)用讀寫函數(shù)就可以對本地芯片進(jìn)行操作。