PCI9030及其PCI總線接口電路設(shè)計(jì)

0 引 言
PXI總線系統(tǒng)的卓越性能和較低的價(jià)格，使得越來越多從事自動測試的工程技術(shù)人員開始關(guān)注PXI的發(fā)展。而PXI總線是PCI總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，可以將PXI總線分為PCI總線和PXI擴(kuò)展的總線兩部分。將進(jìn)行PCI總線接口電路的設(shè)計(jì)，從而為設(shè)計(jì) PXI模塊儀器，組建PXI總線自動測試系統(tǒng)做好準(zhǔn)備。
目前，PCI總線接口電路的實(shí)現(xiàn)主要有兩種方案：一是采用一片大容量FPGA／CPLD實(shí)現(xiàn)PCI總線接口邏輯；另一種是采用ASIC芯片完成PCI總線的接口電路。由于PCI總線速度高，協(xié)議復(fù)雜，采用第一種方案雖然應(yīng)用很靈活，但是調(diào)試?yán)щy，開發(fā)周期長，而且采用一片工業(yè)級可用于PCI接口的 FPGA／CPLD完成PCI總線接口功能，遠(yuǎn)比使用PCI接口芯片的成本高。采用第二種方案，功能強(qiáng)，價(jià)格低，穩(wěn)定性好，開發(fā)周期較短。通過對上述兩種接口方案的比較，從綜合開發(fā)難度、芯片功能、開發(fā)速度和開發(fā)經(jīng)費(fèi)等方面考慮，在此采用后一種方案完成PCI總線的接口設(shè)計(jì)。

1 PCI9030芯片及其主要特點(diǎn)
PCI9030是全球最大的PCI接口設(shè)備制造商PLXTechnology于1999年3月推出的全新的32 b／33 MHz PCI目標(biāo)設(shè)備接口芯片。它采用PLX先進(jìn)的SMARTarget技術(shù)，不僅為各種應(yīng)用提供了最大的靈活性，而且大大簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有最高的性價(jià)比，能夠滿足各種應(yīng)用的要求。PLX計(jì)劃用它替代應(yīng)用廣泛的PCI9050和PCI9052。PCI9030主要有以下特點(diǎn)；
(1)采用PLX先進(jìn)的SMARTarget技術(shù)，完全兼容PCI 2．2協(xié)議規(guī)范，PCI突發(fā)傳輸速率高達(dá)132 MB，／s，是第一個(gè)符合CompactPCI PICMG2．1標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級目標(biāo)設(shè)備接口芯片。
(2)支持高達(dá)60 MHz的局部總線操作，突發(fā)傳輸模式下速率可達(dá)240 MB／s，支持PCI目標(biāo)預(yù)取模式、PCI目標(biāo)可編程突發(fā)傳輸、PCI目標(biāo)延遲寫模式和PMW(Posted Memory Writes)模式。
(3)資源豐富，應(yīng)用靈活。它支持5個(gè)PCI to Lo-cal地址空間，擁有9個(gè)通用I／O(GPIOs)，4個(gè)可編程片選(CS[3…0])，中斷發(fā)生器／控制器，支持 Big／LittleEndian字節(jié)轉(zhuǎn)換，可提供PCI緩沖時(shí)鐘(33 MHz)，局部總線可編程讀寫選通定時(shí)等。
(4)局部總線的配置可編程，可支持復(fù)用或非復(fù)用模式的8位，16位或32位局部總線。
(5)PCI9030支持3．3 V，5 V電源容錯(cuò)，因此在采用5 V電源的CPLD時(shí)，不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，可以直接連接，使得電路更加簡潔。

2 PCI總線接口電路
PCI總線開關(guān)模塊是在滿足PCI總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的前提下進(jìn)行寫數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)回讀，完成PCI總線的基本數(shù)據(jù)傳送。寫數(shù)據(jù)時(shí)經(jīng)過鎖存和繼電器驅(qū)動模塊來驅(qū)動繼電器工作，可以通過數(shù)據(jù)線回讀繼電器的狀態(tài)，以判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，其原理框圖如圖1所示。

下面以本模塊為例介紹PCI總線接口設(shè)計(jì)過程。
PCI總線接口電路主要分為3個(gè)部分，即PCI總線接口、局部總線接口、串行E2PROM接口，如圖2所示。LCLK通過500 Ω電阻與BCLK0連接，為PCI9030提供本地時(shí)鐘信號。局部總線多路復(fù)用和非多路復(fù)用選擇是通過硬件實(shí)現(xiàn)。這里選用多路復(fù)用，故將PCI9030的 MODE引腳通過電阻上拉至3．3 V電源。邊界掃描JTAG不使用，PCI9030引腳TRST應(yīng)該通過電阻接地。