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          基于PCIE/104總線的高速數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2011-08-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:PC/104作為一種工業(yè)嵌入式的標(biāo)準(zhǔn),由于其小尺寸結(jié)構(gòu)、低功耗,以及軟件通用性而被廣泛用于航空航天、工業(yè)控制等領(lǐng)域。這里主要介紹了下一代技術(shù)在PC/104標(biāo)準(zhǔn)下的應(yīng)用。闡述了卡的系統(tǒng)組成和各單元的功能,以及驅(qū)動在linux操作系統(tǒng)下的實(shí)現(xiàn)原理。自行并實(shí)現(xiàn)了板卡原理圖和PCB,同時(shí)簡述了PCB仿真方面的知識,并針對差分線進(jìn)行了版級仿真。最后利用PLX公司提供的開發(fā)套件在Linux操作系統(tǒng)下完成了板卡驅(qū)動的開發(fā)和調(diào)試。
          關(guān)鍵詞:PCIe總線;PC/104;嵌入式;PCB仿真

          0 引言
          總線是由Intel公司提出用來取代現(xiàn)行PCI總線的下一代總線技術(shù),被公認(rèn)為未來總線的發(fā)展方向,目前已經(jīng)成功應(yīng)用在了商業(yè)機(jī)上。相對于目前流行的PCI總線,它具有如下特點(diǎn):
          采用了串行點(diǎn)對點(diǎn)模式,總線從并行走回向串行無疑是一個(gè)趨勢,如現(xiàn)在流行的SATA總線、PCIE總線和rapidIO總線都是串行總線。現(xiàn)在串行總線在速度上的優(yōu)勢可以說是毋庸置疑的。PCIE總線在每個(gè)方向上都有X1,X2,X4,X8,X16或X32個(gè)信號對,用戶可根據(jù)不同的需求采用不同的配置。同時(shí)串行信號還具有管教更少,便于調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)。
          PCIE采用了包的協(xié)議來編碼事物,而不是PCI體系結(jié)構(gòu)的總線周期。數(shù)據(jù)包被串行發(fā)送和接受,并被字節(jié)拆分來通過物理鏈路。鏈路上實(shí)現(xiàn)的通道越多,數(shù)據(jù)包發(fā)送的數(shù)據(jù)越快,鏈路的帶寬也越寬。同時(shí)PCIE還定義了各種類型的數(shù)據(jù)包,如存儲器讀/寫請求、I/O讀/寫請求、配置讀/寫請求、消息請求和完成數(shù)據(jù)包等。
          PC/104標(biāo)準(zhǔn)是一種嵌入式的總線標(biāo)準(zhǔn),具有功耗低,尺寸小,堆棧式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。隨著目前各種應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸量的增大,現(xiàn)行的PCI總線在帶寬方面已經(jīng)略顯疲態(tài),而新近瑞士邏輯提出的PC/104 Express標(biāo)準(zhǔn),使得PCIE總線技術(shù)被成功地應(yīng)用在了PC/104標(biāo)準(zhǔn)的板卡上。本文采用了PLX公司的PEX8311橋接芯片,完成了PCIE到局部總線的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用PLX公司提供的開發(fā)工具在Linux操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)了板卡的驅(qū)動應(yīng)用。在軟硬件兩方面進(jìn)行了,完成了PCIE/104板卡的功能,升級了系統(tǒng)的總線。

          1 PCIE/104信號卡的系統(tǒng)
          PCIE/104信號接口卡的系統(tǒng)方案如圖1所示。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/150347.htm

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          外部傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過LVDS,RS 422等電平方式,以固定的不同串口波特率傳到FPGA內(nèi)部集成的各自對應(yīng)的雙口RAM中。當(dāng)寫入了固定字節(jié)后,設(shè)定標(biāo)志位stage為1,同時(shí)發(fā)出中斷信號LINT#給PEX8311。PEX8311產(chǎn)生了assert_INT1信息,并通過PCIE接口發(fā)給上位機(jī)。上位機(jī)保存好現(xiàn)在的任務(wù)后,通過PCIE開始發(fā)出存儲器讀命令給PEX8311。PEX8311獲得命令后,向FPGA發(fā)出本地總線申請信號,F(xiàn)PGA作為本地端的控制器將本地總線控制權(quán)交給PEX8311。PEX8311開始讀數(shù)據(jù),首先要進(jìn)行的是讀取標(biāo)志位,在讀取了標(biāo)志位后,上位機(jī)就知道是哪幾路串口信號需要讀入。然后,把標(biāo)志位清掉,這樣相當(dāng)于清掉了中斷信號。接著,中斷服務(wù)程序在進(jìn)入到各個(gè)串口的RAM中,來讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。在多路串口信號傳輸過來時(shí),針對該系統(tǒng),采用的是優(yōu)先滿足高速串口的原則,也就是采用高速串口的標(biāo)志位作為中斷信號,每次產(chǎn)生中斷后查詢其他標(biāo)志位。數(shù)據(jù)到上位機(jī)后待處理。該系統(tǒng)目前實(shí)現(xiàn)的是兩路串口,而多路串口原理相同。


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