基于PCI 9052总线的高速噪声检测系统

　　摘要：文章介绍了一种基于PCI总线的高速噪声检测系统,介绍了采用PCI 9052作为PCI总线接口芯片的数据采集部分的设计原理,并说明了数据采集卡的高速采样和速率可变的实现原理,给出了底层硬件同上层软件的连接实现。

　　关键字：噪声检测;PCI总线;PCI 9052;WDM

　　前言

　　噪声检测系统用于对环境噪声进行样本采集和频谱分析,确定噪声中的频率分量是否对人体造成伤害。该系统分为高速数据采集卡和频谱分析两部分。数据采集卡将采样采集到的数据送入计算机内,由应用程序完成快速频谱分析功能。由于环境噪声是实时变化的,因此需要采集电路的高速采样和数据的高速传输。鉴于传统总线无法满足高速传输的要求,采用了PCI总线作为噪声检测系统的底层平台。

　　PCI总线是Intel公司推出的一种微机扩展槽接口标准,时钟频率为0～33MHz,其最大数据传输速率为132～264Mbps,有效克服了传统总线进行高速数据传输时的瓶颈现象,使数据的实时高速采集和传输成为可能。

　　数据采集卡结构说明

　　数据采集卡具有高速和速率可调节的特点。其前端采用声波传感器采集模拟噪声信号,采集到的模拟信号经过A/D变换器转换为数字信号,数字信号再经PCI总线传输到计算机内。该数据采集卡主要包括数据采集电路、PCI接口电路和逻辑控制电路三部分,采集卡结构如图1所示。下面分别介绍各个部分的功能。

　　1. 数据采集电路

　　数据采集电路是由声波传感器和A/D变换器组成的,传感器将采集到的噪声信号送入A/D变换器,转换成数字信号输出。A/D变换器采用的是MAXIM公司的MAX 1446。MAX 1446有一路模拟信号输入,10位数字信号输出,工作频率可达60MHz。实际的数据转换时间为：转换时间+各种延迟=5+0.5=5.5个时钟周期,由此可知MAX 1446的转换时间最低可达0.1μs,即采样速率可达到100Mbps,为高速数据采集提供了最基本的硬件条件。

　　2. PCI接口电路

　　考虑到PCI总线规范的复杂性,本设计采用了PLX公司的PCI 9052作为PCI总线接口芯片,以简化硬件设计。PCI 9052是作为PCI总线和局部总线一端的设备的桥梁,保证了局部总线一端的设备在符合PCI总线的规范后连接到PCI总线上。PCI 9052提供了多个内部寄存器,以尽量提高总线接口设计的灵活性和传输速率。所有的寄存器可分为PCI总线配置寄存器和局部总线配置寄存器两类。PCI总线配置寄存器是为符合PCI规范所设置的,局部总线配置寄存器用于设定局部总线的工作方式。

　　对于PCI 9052,需要一个EEPROM存储配置信息,当主机启动时,EEPROM完成对PCI 9052内部的PCI总线配置寄存器和局部总线配置寄存器的初始化。在设计中采用Microchip公司93LC46作为EEPROM存储配置信息。