用双端口RAM实现与PCI总线接口的数据通讯

　　采用双端口RAM实现DSP与PCI总线芯片之间的数据交换接口电路。

　　提出了一种使用CPLD解决双端口RAM地址译码和PCI接口芯片局部总线仲裁的的硬件设计方案，并给出了PCI总线接口芯片寄存器配置实例，介绍了软件包WinDriver开发设备驱动程序的具体过程。

　　随着计算机技术的不断发展，为满足外设间以及外设与主机间的高速数据传输，Intel公司于1991年提出了PCI总线概念。PCI总线是一种能为主CPU及外设提供高性能数据通讯的总线，其局部总线在33MHz总线时钟、32位数据通路时，数据传输速率最高可达133Mbps。实际应用中，可通过PCI总线实现主机与外部设备的高速数据传输，有效解决数据的实时传输和存储问题，为信号的实时处理打下良好基础。

　　本文主要提供一种基于PCI总线的数据传输系统设计方案，其中双口RAM起桥梁作用，完成上位机与外围主控单元之间的数据握手。

　　1 双端口RAM实现PCI总线接口方案

　　本系统主要用于解决上位机与外围控制单元的数据传输问题。上位机运行信息诊断程序，通过PCI总线与外围控制单元以一定速率传输数据，在主机中实时监控并保存数据。由于实现高速实时数据传输，数据量大，所以在PCI局部总线上插入一个高速双端口RAM。双端口RAM一端作为PCI总线接口的本地端存储器，一端作为DSP目标存储器。需要传输保存的数据经DSP处理后借助双端口RAM和PCI总线接口完成了上位机与DSP的数据握手。本文提出的双端口RAM实现PCI总线接口方案如图1。

　　考虑到PCI总线接口对局部总线的控制时序比较复杂，需要译码和控制电路来实现局部总线的访问及控制。本系统使用CPLD解决双口RAM的地址访问竞争冲突问题。需解决的主要问题有：①PCI接口电路设计；②CPLD地址译码和总线仲裁；③PCI总线驱动程序开发。

　　2 PCI接口电路设计

　　PCI卡的设计一般采用两种方案。一种是根据PCI协议在FPGA或CPLD中实现PCI总线接口控制器，但是由于PCI协议的复杂性，使得开发难度大、周期长；另一种使用现成的PCI接口芯片，用户开发难度降低，只把重点放在PCI接口芯片局部总线的接口设计和PCI总线配置空间的初始化，而不用速度考虑PCI总线规范上众多的协议规范，加快了开发时间。

　　本数据传输系统使用PLX公司的PCI 9030总线接口芯片，以CPLD完成逻辑控制及与外设的连接，整个系统的硬件框图如图 2。其中双端口RAM采用IDT71V321，CPLD选用XILINX公司的XC9536CPLD芯片，EEPROM选用NS公司的93CS56，控制单元DSP选用TMS 320LF2407A。

　　2.1 PCI 9030内部结构及其数据传输

　　PCI 9030是PLX公司开发的PCI总线目标接口芯片。其特点：低功耗，PQFP176针封装，符合PCI V2.2规范；在PCI总线上是从设备，但在局部总线上是主设备；PCI 9030支持突发传输，有5个PCI总线到局部总线地址空间，9个可编程的通用I/O，4个可编程的片选，支持热插拔。PCI 9030主要由PCI总线接口逻辑、局部总线接口逻辑、串行E2PROM接口逻辑和内部逻辑组成，结构框图见图3。

　　PCI 9030支持PCI主设备直接访问局部总线上的设备，数据传输方式分为内存映射的突发传输和I/O映射的单次传输，并且由PCI基址寄存器设置在PCI内存和I/O空间中的合适位置，另外局部映射寄存器允许PCI地址空间转换到局部地址空间。

　　2.2 配置实例

　　系统访问的双口RAM存储空间为2KB，要求将这个存储器空间映射到局部地址空间0，采用内存方式映射，存储器的数据宽度为 8位，并且不采用突发传输，读写时不可预取。下面介绍这个地址空间各个寄存器的具体配置过程。

　　(1)配置地址范围寄存器

　　根据PCI配置寄存器与LAS0RR的对应关系以及双口RAM的地址空间800H，取7FFH的补码得到FFFFF800H。又因为按照设计要求，要映射到内存空间的任何位置并且设置为不可预取的，这样LASORR寄存器后3位应该为000H。所以LAS0RR的值应该最终确定为FFFFF800H。

　　(2)配置基址寄存器

　　该寄存器的基址必须是地址空间范围的整数倍，在本例中必须是2K的整数倍，可将基地址定为 00004000H，又由于基址寄存器位0为空间使能位，所以应将这一位设置1；至于位 2、位3，由于是映射到内存空间，设为00H即可。所以LAS0BA的值最终被确定为00004001H。