基于PCI Express總線的高速數(shù)據(jù)傳輸卡設計與實現(xiàn)

　　2.2.2 電路設計

　　從圖2可看出,采用PEX8311的接口設計在邏輯上可分為3個功能模塊：PCI Express接口部分、EEPROM部分和本地總線部分。

　　(1) EEPROM部分

　　PEX8311提供兩個串行EEPROM接口，在系統(tǒng)上電后讀取配置信息。SPI串行EEPROM是PCI-Express的配置EEPROM,它主要用來控制PCI Express的性能。SPI串行EEPROM可以用來預配置片上8 KB共享緩存,用1、2或3字節(jié)地址PEX8311可支持容量達到16 MB的SPI串行EEPROM。本設計中使用容量為64 KB的AT25640器件。MicroWire串行EEPROM是本地配置EEPROM，它用來控制本地總線行為，并分配合適的地址范圍。配置器件可直接與PEX831l相連。

　　(2) PCI Express接口部分

　　PCI Express接口部分的信號線可以直接與PCI Express連接器(俗稱金手指)連接。其中，REFCLK±是一組差分時鐘，它由系統(tǒng)主板提供。兩個參考時鐘都要求保持在正常工作頻率100 MHz ±300 Hz之內(nèi)。PRSNT1/PRSNT2信號線用于檢查附加卡是否插入連接器。此次設計中將PRSNT1和PRSNT2相連,這樣當接口板插入到PCI Express連接器時就能進行存在檢測。原理圖如圖3所示。

　　(3) 本地總線部分

　　LOCAL端具有32位數(shù)據(jù)總線寬度和66 MHz時鐘頻率，PEX8311支持三種LOCAL總線接口模式: C模式、J模式和M模式, 可方便與多種微處理器連接。接口模式由MODE0和MODE1兩管腳確定。實際中常用的還是時序邏輯相對簡單的C模式, 即非復用的地址/數(shù)據(jù)總線模式。PEX8311支持三種局部總線數(shù)據(jù)傳輸模式:單周期模式、四周期突發(fā)模式、連續(xù)突發(fā)模式。

　　DMA傳輸數(shù)據(jù)使傳輸任務從主控設備中解脫出來，由短且有效的傳輸描述符來承擔，讓主控設備可以有時間去處理其他事件。PEX8311有兩個DMA通道,可以同時處理兩側(cè)總線上要求的傳輸,免去外部設備的等待。另外,DMA傳輸可以與主模式和從模式傳輸同步操作,但后兩者比DMA傳輸優(yōu)先級高。考慮到DMA傳輸有以上優(yōu)點,本設計中PCI Express接口部分采用四周期突發(fā)模式DMA塊傳輸模式，LOCAL總線接口采用C模式。

　　2.3 FPGA邏輯控制

　　在本設計中FPGA采用了Altera公司的CycloneII系列的 EP2C20F484芯片,這款芯片具有484個IO引腳，其中可用IO引腳315個,具有68 416個邏輯單元，有1.1 Mbit的RAM可利用,可變的端口RAM配置×1,×2,×4,×8,×9,×16,×18,×32和×36。對EP2C20F484芯片配置可以使用EPCS4、EPCS16。在本設計中采用EPCS4對EP2C20F484芯片配置。其配置原理圖如圖4所示。