基于PCI總線模塊的多通道串行數據采集系統設計

2.2 PCI T32兆核函數的內部結構及外圍信號

PCI Compiler提供的四種PCI IP包括PCI_M64/32、64/32位的主模式接口和PCI_T64/32、64/32位的從模式接口。本系統通過PCI接口與PC機傳輸32位數據，并由上位機應用程序控制系統工作。故該系統工作于32位從模式，即本系統的PCI接口使用PCI_T32模塊來實現，該模塊的內部功能及外圍信號如圖1所示。

參數配置寄存器(Parameterizde Configuration Registers)是符合PCI規范的所有配置的寄存器，可用于識別設備、控制PCI總線功能、提供PCI總線狀態等，PCI側從模式控制模塊(PCI Target Control)用于控制PCI_T32與PCI總線的各種操作，而用戶側從模式控制模塊(Local Target Control)則用于控制PCI_T32與用戶邏輯的各種操作。

PCI_T32上PCI總線一側的信號是符合PCI協議的標準信號，該信號Local側的信號為Altera PCI IP特有的與用戶邏輯接口的信號，起著關鍵作用。其中：

l_adi[31：0]為地址/數據輸入信號;

l_dato[31：0]為數據輸出信號;

l_adro [31：0]為地址輸出信號，讀操作時，可將PCI側地址/數據信號AD[31：0]上的第一個有效周期(即地址期)的數據輸出;

l_emdo[3：0]為命令輸出信號，其位定義及時序符合PCI規范，其為0010時為I/O讀操作，為0011時為I/O寫操作、為0110時為內存讀操作。為0111時為內存寫操作，為1010時為配置空間讀，為1011時為配置空間寫，用戶對這組信號進行譯碼可知其當前PCI總線上設備的操作情況;

l_IRqn為用戶中斷請求信號，由于PCI總線為低電平中斷，所以，用戶邏輯若要發出PCI中斷請求，就必須將低脈沖送入l_irqn。實驗證明，低脈沖持續時間須在4～8μs之間，持續時間過短會出現丟失中斷現象，而時間過長時，操作系統又會重復響應同一個中斷請求;

l_tsr[11：0]可用于控制local目標設備狀態寄存器，其中D0～D5位分別對應BAR0～BAR5，哪位有效代表哪個BAR被選中;

l_dxfrn為輸出信號，表示local目標設備數據傳輸成功。

2.3 FAGA邏輯設計

一個數據采集系統若要穩定可靠地采集數據，都需要設置合適的數據緩沖區，本系統的數據緩沖區由FPGA內部IP核實現。圖2所示為FPGA內部的PCI接口及數據緩沖區框圖。

同步串行通信對時鐘的同步要求非常嚴格，設計時應該注意收/發兩方必須使用同一時鐘來控制數據的傳輸。另外，PCI_T32內存讀寫分為單周期模式和突發模式。突發模式即在給出首地址后主設備連續讀寫多個數據，這在FPGA中需要用戶端地址每周期自動增1的操作。