基于CPLD的單片機與PCI接口設計解決方案

考慮到在不正常情況下，PCI設備不會對PCI總線作出響應，即TRDY不會有效，為了不使狀態機陷入狀態S2的僵持局面，另外增設了一個移位計數器mycounter。當IRD信號有效時，計數器開始計數。計數溢出之后，不論PCI總線操作是否完成，狀態機都會從狀態S2轉移到狀態S3，即結束PCI總線操作。當TRDY有效時，會立即置位mycounter.cout。

PCI總線操作是否正確完成，可查詢pci_request的最高位是否為“1”，而IRDY與FRAME的值可分別查詢pci_request的第4位和第5位。這兩位反映了PCI總線操作所處的狀態，兩位都為“1”時可以認為PCI總線操作已經完成。在實踐中，如果單片機的速度不是足夠快的話，可以認為PCI總線操作總是即時完成的。

2 PCI設計接口實現

2.1 CPLD VHDL程序設計

我們針對8位單片機控制PCI以太網卡進行了程序設計，CPLD器件選用Xilinx的XC95216系列。針對以太網卡的特點在邏輯上進行了再次簡化，最終程序將適配進XC95261芯片中，并在實踐中檢驗通過。

以太網卡僅支持對配置空間和I/O空間的讀寫操作，而且這兩個空間的地址都可以設置在0xFF以內，所以可以只用一個pci_address0寄存器，其它地址都直接設為“0”；如果再限制，每次只往網卡寫入一個字節數據，則可以只用一個pci_datas0寄存器，其它數值在具體操作時設成與pci_datas0寄存器的一樣即可。

2.2 單片機PCI讀寫C語言程序設計

在CPLD在幫助下，單片機讀寫PCI設備就變得相當簡單。首先，將pci_cbe等寄存器都聲明為外部存儲器變量，并根據CPLD的設計指定地址。然后，傳遞適當的參數給以下兩個讀寫子函數，即可完成對PCI設備配置空間、I/O空間、存儲器空間的讀寫操作。從PCI設備的返回數據存放在全局變量savedata中。

實際上在寫PCI設備時，也可以從pci_data中得到返回數據。這個數據必須等于往PCI設備寫的數據。利用這一點可以進行差錯檢驗和故障判斷，視具體應用而定。

　　　 bdate unigned char request;

sbit IRDY0=request^4;

sbit FRAME0=request^5;

sbit VALID=request^7;

void readpci(unsigned char addr,unsigned char cbe){

pci_address0=addr;

pci_cbe=cbe;

request=pci_request;

while(!IRDY0 FRAME0)) request=pci_request;

savedata0=pci_data0;

savedata1=pci_data1;

savedata2=pci_data2;

savedata3=pci_data3;

if(!VALID)printf(Data read is invalid! );

}

void writepci(uchar addr,uchar value0,uchar cbe){

data uchar temp;

pci_address0=addr;

pci_datas0=value0;

pci_cbe=cbe;

request=pci_request;

while(!(IRDY0 FRAME0)) request=pci_request;

if(!VALID)printf(Data write is invalid!);

}

3 結論
用CPLD實現單片機與PCI總線接口的并行通信，電路結構簡單、體積小，1片CPLD芯片足夠，并且控制方便，實時性強，通信效率高。本設計方法已成功地應用于作者開發的各種數據采集系統中，用作單片機與PC104之間的并行數據通信，效果非常理想。