基于PCI总线的雷达视频高速数据采集接口设计

引 言

PCI总线(Peripheral Component Interconnect)是Intel公司推出的一种高性能32／64位局部总线，最大数据传输速率为132～264MB／s，是目前使用较为广泛的一种总线。在高速信号的实时处理中，利用PCI总线将采集数据直接传送到微机系统内存，可有效解决数据的实时传输和存储，为信号的实时处理提供方便。利用PCI总线进行高速数据采集，可以简化电路设计，而且这种高速数据采集接口模块可以在多次设计中重复使用，缩短产品的研发周期。在此通过对专用接口芯片PCI9054的性能分析，特别是对单周期读、写和存储器映射传输操作的时序进行了分析，提出了一种新的包括PCI9054单周期读、写和存储器映射传输的设计，并讨论了通用PCI总线高速数据采集卡的实现方案。

1 PCI9054性能简介

PCI9054是PLX公司推出的一种32位33 MHz的PCI总线控制器。它采用多种先进技术．可以将复杂的PCI接口应用设计变得简单。利用PCI9054灵活的局部总线可以方便地连接多种存储器、I／O外围设备和CPU，其中包括与Motorola公司的MPC860和Intel公司的960和IBM公司的PPC401等处理器之间的直接连接。PCI9054可广泛应用于Motorola公司的MPC 860适配器设计、Compact PCI热交换适配器设计、PCI总线主控适配器和嵌入式主机等设计系统中。PCI9054的本地总线时钟可与PCI总线时钟异步，本地总线有三种工作模式：M模式、C模式和J模式，可方便地与多种微处理器连接。其中，在C模式下，本地总线(Local Bus)为非复用的32 b地址与数据总线，时序与控制比较简单。PCI9054还有三种数据传送方式，即PCI主发起、PCI从目标、DMA方式。PCI从目标即PCI9054作为PCI总线的从设备，由总线上的其他主设备向它传送数据；在PCI9054的本地总线端，PCI9054又作为主设备，向本地的存储空间和I／O空间传送数据。在设计本地总线的数据传送接口时，主要有两项工作，一是需要对PCI空间到本地空间，或本地空间到PCI空间的地址映射，进行相应的存储器配置；二是根据PCI9054提供的本地总线控制信号设计本地总线的逻辑控制功能，实现相应的数据传送时序。

2 数据采集卡PCI接口电路设计

PCI总线规范定义了严格的电气特性和时序要求，它要求在接口卡和终端设备之间有一个总线接口控制器，采用某些公司提供的专用接口芯片，如PLX公司的PCI9080，PCI9054和AMCC公司的S5933，S5920等。使用它只需要设计用户接口逻辑和配置电路。大大减少了开发人员的工作量，且功能强，使用灵活。

该设计采用PCI9054+FPGA实现高速数据传输接口。PCI9054能实现复杂的PCI总线规范2．2版，支持重要产品数据(VPD)配置，支持双地址周期，可编程中断生成，可编程突发管理，存储器映射传输，具有可选的串行E2PROM接口，并支持Compact PCI和热交换功能，性能卓越，使用方便。FPGA用来配合PCI9054的Local总线控制信号，实现Local总线端的数据传送。E2PROM接口直接连接一个E2PROM来初始化配置PCI9054。整个板卡的逻辑结构框图如图1所示。

2．1 FPGA内部控制

采样控制电路主要完成视频信号和动目标信号采样，并对采样值进行处理。设计的FPGA采用Altera公司的FLEX系列中的EPF1OK20芯片，并采用该公司与之配套的配置设备EPC2芯片来完成采样后的数据处理。在FPGA内部，根据由网络传过来高低、方位及自定义的差分信号传送时钟、串行帧同步、串行数据、模式字，对采样数据进行相关处理和小目标的放大。当信号小于一定值，则认为没有信号；信号值落在某一区间，为了观察方便要将其放大。FPGA同时完成各种自检信号的产生、A／D的控制信号、以及各种读写时序。Local总线与外部的I／O部分，用锁存器(如74F574)接口数据通路，用双向通路(如74LS245)接口控制信号线。具体框图如图2所示。

作者：符联军 来源：现代电子技术