基于PCI總線的雷達視頻高速數(shù)據(jù)采集接口設(shè)計

1 PCI9054性能簡介
PCI9054是PLX公司推出的一種32位33 MHz的PCI總線控制器。它采用多種先進技術(shù)．可以將復(fù)雜的PCI接口應(yīng)用設(shè)計變得簡單。利用PCI9054靈活的局部總線可以方便地連接多種存儲器、I／O外圍設(shè)備和CPU，其中包括與Motorola公司的MPC860和Intel公司的960和IBM公司的PPC401等處理器之間的直接連接。PCI9054可廣泛應(yīng)用于Motorola公司的MPC 860適配器設(shè)計、Compact PCI熱交換適配器設(shè)計、PCI總線主控適配器和嵌入式主機等設(shè)計系統(tǒng)中。PCI9054的本地總線時鐘可與PCI總線時鐘異步，本地總線有三種工作模式：M模式、C模式和J模式，可方便地與多種微處理器連接。其中，在C模式下，本地總線(Local Bus)為非復(fù)用的32 b地址與數(shù)據(jù)總線，時序與控制比較簡單。PCI9054還有三種數(shù)據(jù)傳送方式，即PCI主發(fā)起、PCI從目標、DMA方式。PCI從目標即PCI9054作為PCI總線的從設(shè)備，由總線上的其他主設(shè)備向它傳送數(shù)據(jù)；在PCI9054的本地總線端，PCI9054又作為主設(shè)備，向本地的存儲空間和I／O空間傳送數(shù)據(jù)。在設(shè)計本地總線的數(shù)據(jù)傳送接口時，主要有兩項工作，一是需要對PCI空間到本地空間，或本地空間到PCI空間的地址映射，進行相應(yīng)的存儲器配置；二是根據(jù)PCI9054提供的本地總線控制信號設(shè)計本地總線的邏輯控制功能，實現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送時序。

2 數(shù)據(jù)采集卡PCI接口電路設(shè)計
PCI總線規(guī)范定義了嚴格的電氣特性和時序要求，它要求在接口卡和終端設(shè)備之間有一個總線接口控制器，采用某些公司提供的專用接口芯片，如PLX公司的PCI9080，PCI9054和AMCC公司的S5933，S5920等。使用它只需要設(shè)計用戶接口邏輯和配置電路。大大減少了開發(fā)人員的工作量，且功能強，使用靈活。
該設(shè)計采用PCI9054+FPGA實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸接口。PCI9054能實現(xiàn)復(fù)雜的PCI總線規(guī)范2．2版，支持重要產(chǎn)品數(shù)據(jù)(VPD)配置，支持雙地址周期，可編程中斷生成，可編程突發(fā)管理，存儲器映射傳輸，具有可選的串行E2PROM接口，并支持Compact PCI和熱交換功能，性能卓越，使用方便。FPGA用來配合PCI9054的Local總線控制信號，實現(xiàn)Local總線端的數(shù)據(jù)傳送。E2PROM接口直接連接一個E2PROM來初始化配置PCI9054。整個板卡的邏輯結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2．1 FPGA內(nèi)部控制
采樣控制電路主要完成視頻信號和動目標信號采樣，并對采樣值進行處理。設(shè)計的FPGA采用Altera公司的FLEX系列中的EPF1OK20芯片，并采用該公司與之配套的配置設(shè)備EPC2芯片來完成采樣后的數(shù)據(jù)處理。在FPGA內(nèi)部，根據(jù)由網(wǎng)絡(luò)傳過來高低、方位及自定義的差分信號傳送時鐘、串行幀同步、串行數(shù)據(jù)、模式字，對采樣數(shù)據(jù)進行相關(guān)處理和小目標的放大。當信號小于一定值，則認為沒有信號；信號值落在某一區(qū)間，為了觀察方便要將其放大。FPGA同時完成各種自檢信號的產(chǎn)生、A／D的控制信號、以及各種讀寫時序。Local總線與外部的I／O部分，用鎖存器(如74F574)接口數(shù)據(jù)通路，用雙向通路(如74LS245)接口控制信號線。具體框圖如圖2所示。