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论文数据传输接口论文基于可编程逻辑器件的数据传输接口研定稿.doc

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文档介绍:论文数据传输接口论文基于可编程逻辑器件的数据传输接口研定稿.doc数据传输接口论文:基于可编程逻辑器 件的数据传输接口研究与设计
摘要:目前部分基于X86体系结构平台的测试仪器已 经采用了 PCI板卡设备来控制整个测试电路的运行、采集测 试数据,因此在PCI板卡上的本地总线与数据传输电路之间 需要设计接口电路。在分析PCI9054接口控制器的基础上, 研究和设计了一种实用的数据传输接口电路并在现场可编 程门阵列器件内部得以实现。
关键词:PCI总线;数据传输;FPGA
1引言
近年来PCI总线已经在高档测试仪器中得到越来越广泛 的应用。由于PCI总线协议非常复杂,不便于与测量控制逻 辑直接连接,需要经过一个PCI接口控制器作为桥梁。另外 考虑到软件的处理速度和工作效率,测量电路高速采集的数 据也不能立即传送给主机,因此在FPGA内部设计了 FIFO 缓冲器。设计方案如图1所示。当送入FIFO的测量数据达 到预定的数量时,本地中断逻辑通过PCI总线接口控制器向 主机提出中断请求,主机响应中断后,通过PCI总线控制器

从FIFO中取走测量数据。
PCI接口控制器的设计相对来说比较复杂。目前比较常 用的方案有两种:第一种是用可编程逻辑器件设计实现,第 二种方案是采用专用接口芯片。由于前者方案需要投入大量 的人力、物力进行逻辑验证和时序分析工作,延长了开发周 期,因此本文选择了专用接口芯片方案。具体型号是PLX公 司的PCI9054芯片。使用这种专用芯片桥接PCI总线和本地 总线,开发者可以省去考虑很多复杂的PCI总线规范,而集 中精力开发硬件和驱动程序。
以下主要论述图1虚线框内的FPGA设计与实现。重点 是与PCI9054接口的本地总线控制逻辑和中断逻辑。

2数据采集接口逻辑的设计
2.1PCI9054本地总线研究
对本地总线操作过程及控制信号时序关系的分析是应 用PCI9054芯片和设计本地总线控制器的基础性工作。

PCI9054本地总线的信号包括:LHOLD (输出)申请占用本 地总线信号;LHOLDA (输入)本地总线应答信号;ADS# (输出)地址选通信号;BLAST# (输出)传输结束指示信 号;LW/R (输出)读写状态信号(高电平表示写,低电平表 示读);READY# (输入)外部等待信号;LCLK (输出)本 地时钟;LRESET# (输出)本地复位信号;LA [31: 2]输 出)本地地址总线;LD [31: 0](输入/输出)本地数据总 线。上述信号名后带有“#”的表示低电平有效,另外输入 输出是针对PCI9054芯片而言的。




当读数据时,本地总线上的各信号时序关系如图2所示, 控制信号有效边沿的含义已标注于图中。图2所示的PCI从 方式读操作中,每次传输的数据有多个字,ADS#信号变低 表示数据传输周期的开始,之后每个时钟周期的上升沿将本 地数据总线上的数据读入9054内部,在紧接着的时钟下降 沿自动增加本地地址总线上的地址;数据传输状态将一直持 续到BLAST#信号变低,表示当前数据期已经是传输的最后 一个数据期,数据传输即将结束。这种传输方式称为突发传 输。相对应的PCI9054也支持单周期传输。在单周期传输时, 每次只传输一个字,BLAST#信号在ADS#信号有效后的下一

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