基于PCI總線模塊的多通道串行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2 PCI T32兆核函數(shù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外圍信號(hào)

PCI Compiler提供的四種PCI IP包括PCI_M64/32、64/32位的主模式接口和PCI_T64/32、64/32位的從模式接口。本系統(tǒng)通過(guò)PCI接口與PC機(jī)傳輸32位數(shù)據(jù)，并由上位機(jī)應(yīng)用程序控制系統(tǒng)工作。故該系統(tǒng)工作于32位從模式，即本系統(tǒng)的PCI接口使用PCI_T32模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，該模塊的內(nèi)部功能及外圍信號(hào)如圖1所示。

參數(shù)配置寄存器(Parameterizde Configuration Registers)是符合PCI規(guī)范的所有配置的寄存器，可用于識(shí)別設(shè)備、控制PCI總線功能、提供PCI總線狀態(tài)等，PCI側(cè)從模式控制模塊(PCI Target Control)用于控制PCI_T32與PCI總線的各種操作，而用戶側(cè)從模式控制模塊(Local Target Control)則用于控制PCI_T32與用戶邏輯的各種操作。

PCI_T32上PCI總線一側(cè)的信號(hào)是符合PCI協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，該信號(hào)Local側(cè)的信號(hào)為Altera PCI IP特有的與用戶邏輯接口的信號(hào)，起著關(guān)鍵作用。其中：

l_adi[31：0]為地址/數(shù)據(jù)輸入信號(hào);

l_dato[31：0]為數(shù)據(jù)輸出信號(hào);

l_adro [31：0]為地址輸出信號(hào)，讀操作時(shí)，可將PCI側(cè)地址/數(shù)據(jù)信號(hào)AD[31：0]上的第一個(gè)有效周期(即地址期)的數(shù)據(jù)輸出;

l_emdo[3：0]為命令輸出信號(hào)，其位定義及時(shí)序符合PCI規(guī)范，其為0010時(shí)為I/O讀操作，為0011時(shí)為I/O寫操作、為0110時(shí)為內(nèi)存讀操作。為0111時(shí)為內(nèi)存寫操作，為1010時(shí)為配置空間讀，為1011時(shí)為配置空間寫，用戶對(duì)這組信號(hào)進(jìn)行譯碼可知其當(dāng)前PCI總線上設(shè)備的操作情況;

l_IRqn為用戶中斷請(qǐng)求信號(hào)，由于PCI總線為低電平中斷，所以，用戶邏輯若要發(fā)出PCI中斷請(qǐng)求，就必須將低脈沖送入l_irqn。實(shí)驗(yàn)證明，低脈沖持續(xù)時(shí)間須在4～8μs之間，持續(xù)時(shí)間過(guò)短會(huì)出現(xiàn)丟失中斷現(xiàn)象，而時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，操作系統(tǒng)又會(huì)重復(fù)響應(yīng)同一個(gè)中斷請(qǐng)求;

l_tsr[11：0]可用于控制local目標(biāo)設(shè)備狀態(tài)寄存器，其中D0～D5位分別對(duì)應(yīng)BAR0～BAR5，哪位有效代表哪個(gè)BAR被選中;

l_dxfrn為輸出信號(hào)，表示local目標(biāo)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸成功。

2.3 FAGA邏輯設(shè)計(jì)

一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)若要穩(wěn)定可靠地采集數(shù)據(jù)，都需要設(shè)置合適的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)由FPGA內(nèi)部IP核實(shí)現(xiàn)。圖2所示為FPGA內(nèi)部的PCI接口及數(shù)據(jù)緩沖區(qū)框圖。

同步串行通信對(duì)時(shí)鐘的同步要求非常嚴(yán)格，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意收/發(fā)兩方必須使用同一時(shí)鐘來(lái)控制數(shù)據(jù)的傳輸。另外，PCI_T32內(nèi)存讀寫分為單周期模式和突發(fā)模式。突發(fā)模式即在給出首地址后主設(shè)備連續(xù)讀寫多個(gè)數(shù)據(jù)，這在FPGA中需要用戶端地址每周期自動(dòng)增1的操作。