用雙端口RAM實現與PCI總線接口的數據通訊

　　采用雙端口RAM實現DSP與PCI總線芯片之間的數據交換接口電路。

　　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計方案，并給出了PCI總線接口芯片寄存器配置實例，介紹了軟件包WinDriver開發設備驅動程序的具體過程。

　　隨著計算機技術的不斷發展，為滿足外設間以及外設與主機間的高速數據傳輸，Intel公司于1991年提出了PCI總線概念。PCI總線是一種能為主CPU及外設提供高性能數據通訊的總線，其局部總線在33MHz總線時鐘、32位數據通路時，數據傳輸速率最高可達133Mbps。實際應用中，可通過PCI總線實現主機與外部設備的高速數據傳輸，有效解決數據的實時傳輸和存儲問題，為信號的實時處理打下良好基礎。

　　本文主要提供一種基于PCI總線的數據傳輸系統設計方案，其中雙口RAM起橋梁作用，完成上位機與外圍主控單元之間的數據握手。

　　1 雙端口RAM實現PCI總線接口方案

　　本系統主要用于解決上位機與外圍控制單元的數據傳輸問題。上位機運行信息診斷程序，通過PCI總線與外圍控制單元以一定速率傳輸數據，在主機中實時監控并保存數據。由于實現高速實時數據傳輸，數據量大，所以在PCI局部總線上插入一個高速雙端口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目標存儲器。需要傳輸保存的數據經DSP處理后借助雙端口RAM和PCI總線接口完成了上位機與DSP的數據握手。本文提出的雙端口RAM實現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序比較復雜，需要譯碼和控制電路來實現局部總線的訪問及控制。本系統使用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接口電路設計；②CPLD地址譯碼和總線仲裁；③PCI總線驅動程序開發。

　　2 PCI接口電路設計

　　PCI卡的設計一般采用兩種方案。一種是根據PCI協議在FPGA或CPLD中實現PCI總線接口控制器，但是由于PCI協議的復雜性，使得開發難度大、周期長；另一種使用現成的PCI接口芯片，用戶開發難度降低，只把重點放在PCI接口芯片局部總線的接口設計和PCI總線配置空間的初始化，而不用速度考慮PCI總線規范上眾多的協議規范，加快了開發時間。

　　本數據傳輸系統使用PLX公司的PCI 9030總線接口芯片，以CPLD完成邏輯控制及與外設的連接，整個系統的硬件框圖如圖 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TMS 320LF2407A。

　　2.1 PCI 9030內部結構及其數據傳輸

　　PCI 9030是PLX公司開發的PCI總線目標接口芯片。其特點：低功耗，PQFP176針封裝，符合PCI V2.2規范；在PCI總線上是從設備，但在局部總線上是主設備；PCI 9030支持突發傳輸，有5個PCI總線到局部總線地址空間，9個可編程的通用I/O，4個可編程的片選，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接口邏輯和內部邏輯組成，結構框圖見圖3。

　　PCI 9030支持PCI主設備直接訪問局部總線上的設備，數據傳輸方式分為內存映射的突發傳輸和I/O映射的單次傳輸，并且由PCI基址寄存器設置在PCI內存和I/O空間中的合適位置，另外局部映射寄存器允許PCI地址空間轉換到局部地址空間。

　　2.2 配置實例

　　系統訪問的雙口RAM存儲空間為2KB，要求將這個存儲器空間映射到局部地址空間0，采用內存方式映射，存儲器的數據寬度為 8位，并且不采用突發傳輸，讀寫時不可預取。下面介紹這個地址空間各個寄存器的具體配置過程。

　　(1)配置地址范圍寄存器

　　根據PCI配置寄存器與LAS0RR的對應關系以及雙口RAM的地址空間800H，取7FFH的補碼得到FFFFF800H。又因為按照設計要求，要映射到內存空間的任何位置并且設置為不可預取的，這樣LASORR寄存器后3位應該為000H。所以LAS0RR的值應該最終確定為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倍，在本例中必須是2K的整數倍，可將基地址定為 00004000H，又由于基址寄存器位0為空間使能位，所以應將這一位設置1；至于位 2、位3，由于是映射到內存空間，設為00H即可。所以LAS0BA的值最終被確定為00004001H。