CPCI數(shù)據(jù)總線接口的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要 通過在FPGA中編寫Verilog HDL語言控制CPCI協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片，從而實現(xiàn)與CPCI總線之間的高速通信。實驗結(jié)果證明，該設(shè)計方案工作穩(wěn)定、傳輸速度快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，并可擴(kuò)展到其他需要通過CPCI總線的嵌入式系統(tǒng)中。
關(guān)鍵詞 PCI9054；FPGA；高速通信

高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的前沿科技，同時也是整個數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的瓶頸之一，為此技術(shù)人員不斷地尋找新的方法。CPCI(Compact PCI)總線就是其中一個解決方案。
CPCI總線是當(dāng)前流行的高速嵌入式計算機(jī)總線，目前大多數(shù)嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的接口最終都要經(jīng)過CPCI總線與計算機(jī)內(nèi)存進(jìn)行交互。CPCI的總線規(guī)范保證了其具有良好的兼容性和可靠性。
本文設(shè)計的系統(tǒng)采用PLX公司生產(chǎn)的CPCI協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片PCI9054，通過Verilog HDL語言在FPGA中產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，完成對數(shù)據(jù)的快速讀寫，從而實現(xiàn)了與CPCI總線的高速數(shù)據(jù)通信。

1 系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)主要由PCI9054和FPGA構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以及信號連接如圖1所示。通過利用FPGA的可編程性，可實現(xiàn)更多的擴(kuò)展功能，如與DSP，A／D等不同速率間接高速通信等。協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片PCI9054的作用就是保證本地數(shù)據(jù)采集板卡和主CPU板卡之間的數(shù)據(jù)可以高速準(zhǔn)確地傳輸。

2 PCI9054性能分析
PCI9054是由PLX公司生產(chǎn)的一種基于PCI V2．2總線規(guī)范的通用接口芯片。它支持單字節(jié)方式和突發(fā)方式兩種傳輸方式。其總線端支持32位／33 MHz傳輸，本地端可以通過突發(fā)方式達(dá)到最大132 Mbit·s-1的傳輸速率，并且可以控制改變本地端的總線寬度。
PCI9054可以看做一座建立在CPCI總線和本地用戶局部總線之間的橋梁。因為PCI9054具有6個可編程FIFO存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存，從而保證兩者之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和實時性。并且PCI9054允許其中任意一端作為主控設(shè)備去控制總線，同時另外一端作為目標(biāo)設(shè)備去響應(yīng)總線。
PCI9054內(nèi)部具有多個寄存器組，用以對其兩端的工作狀態(tài)和工作方式進(jìn)行控制。PCI9054對其內(nèi)部的所有寄存器組和FIFO都行了統(tǒng)一的地址映射，用戶可以從兩端通過編程訪問所有FIFO及寄存器組的每個字節(jié)，從而查看兩端的工作狀態(tài)和改變兩端的工作方式。