• 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
首页 > 无线通信 > 技术文章 > 基于PEX8111的CompactPCI Express 混合桥接板设计

基于PEX8111的CompactPCI Express 混合桥接板设计

录入:edatop.com     点击:

0 引 言

在过去几年里,由于数据输入/输出的要求不断提高,使用户对数据总线带宽提出更高的要求,由此产生了很多基于高速序列构架的传输标准。包括PCI Ex-press,HyperTransport,InfiniBand,RapidIO和Star-Fabric等。

2002年第2季度PCISIG组织发布了PCI Express1.0规范,定位于设计成一种系统互连接口。该组织又于2005年第3季度发布PCI Express规范在工业控制领域的规范PICMG EXP.0 CompactPCI Express Specification R1.0,被称之为CompactPCI Express(在下文中简称为CPCIe)规范。

CPCIe系统可以兼容CPCI模块,具体的实现方法是在系统中加入CPCIe到CPCI的桥接模块,该模块被称为混合桥接模块。

进行混合桥接电路的设计主要实现以下内容:

(1)PCI部分接口的设计实现;

(2)PCIe总线接口设计实现。

1 设计原理

如图1所示,该模块由XSJ4连接提供3.3 V电源,在板上使用DC-DC电压转换模块,将3.3 V电压转换为1.5 V电压,提供给PEX8111使用。PEX8111的上行端口(Upstream)为x1的PCI Express接口,下行接口(Downstream)为32位/33 MHz的PCI总线,该PCI接口可以实现PCI总线的Host功能。

2 实现方法

2.1 主要原器件选择

在该设计中采用成熟技术,选用常用、可靠的控制芯片,结合一些常用的外围电路和专用电路实现全部的功能,即选择PEX8111作为接口芯片,利用功能芯片实现硬件逻辑。

PEX8111是PLX公司推出的专门用于PCI Ex-press和PCI总线之间桥接的芯片,它包含1个x1的PCI Express端口和1路32位PCI接口。它的外围电路少,设计简单。

2.2 PCI Express硬件接口实现

每个PCI Express的端口包括两部分信号,端口控制信号和通信信号。端口控制信号包括热插拔控制信号、时钟使能信号、电源使能信号等。通信信号主要由lane信道组成,每个lane信道包含收发差分信号对各一个,每个PCI Express的端口包含的lane信道数是可以伸缩配置的,也就是说包含lane信道的数目是可变的,在该模块中单个端口包含1个lane信道。在lane信道上传输的是高速差分信号,在每个信号差分对上信号的最高的传输速率可以达到2.5 Gb/s。在两个设备之间互连的lane信道需要加入电容隔离直流信号,考虑到传输信号的频率,电容的封装尺寸一般为0402,小的尺寸可以降低电容的串联等效电感,提高电容在高频信号区域的使用性能。

2.3 时钟设计

发送器以2.5 Gb/s的速率定时输出数据。实现该速率的时钟必须精确在中心频率±300 ppm内,它最大允许每1 666个时钟偏离1个时钟。设备获取时钟输入的方式有两种:采用本板时钟和使用外部输入时钟,该设计使用外部时钟。如果使用扩展频谱定时(Spread Spectrum Clocking,SSC)功能,一般都要求链路上的发送器和接收器必须使用同一参考时钟,SSC是一种用于缓慢调制时钟频率的技术,以便降低时钟中心频率处的EMI辐射噪音。有了SSC,辐射的能量就不会产生2.5 GHz的噪音尖峰信号,因为辐射能量被分散到2.5 GHz周围小的频率范围。

本模块需要为外接的PCI设备提供时钟信号,如图2所示。33 MHz晶体作为时钟源,通过零延时缓冲器CY2305输出5路时钟,并分别作为PEX8111和4个外接PCI设备的时钟源。零延时缓冲器是一种可以将一个时钟信号扇出多个时钟信号,并使这些输出之间有零延时和很低偏斜的器件,所以可以认为4个外接PCI设备工作在同一时钟下。

2.4 PCI接口设计

该PCI接口实现的功能为PCI的HOST功能,包含总线信号和仲裁信号。在进行该模块设计时需要注意连接器J1的信号定义与标准的J1接口有一些差别。因为如果将PCI总线信号完整的引出需要两个连接器J1,J2配合使用,但是因为高速连接器XSJ3处于原本J2的位置上,因此在缺少部分信号针的情况下无法实现完整PCI host功能,采取使用了特殊的CPCIJ1连接器的方法解决这个问题,这种连接器比普通J1连接器多出15个信号引脚,可以使用这些多余的引脚引出REQn,ACKn信号。

作者:史云辉,王学宝,李 宇 来源:现代电子技术

上一篇:基于数据挖掘的入侵检测系统的改进与实现
下一篇:基于FPGA的DDS信号发生器设计

手机天线设计培训教程详情>>

手机天线设计培训教程 国内最全面、系统、专业的手机天线设计培训课程,没有之一;是您学习手机天线设计的最佳选择...【More..

射频和天线工程师培训课程详情>>

  网站地图