基于CPCI接口的SpaceWire總線通訊模塊設(shè)計

　　PCI9056的引腳BD_SEL#是CPCI接口中最小的插針之一，BD_SEL#連接LTC1643L的使能引腳，低電平時有效開啟LTC1643L工作并同時給板卡供電。R10是一個0.018歐姆，0.5W，精度為1%的精密電阻，用于過流保護的電壓檢測電阻。當板卡發(fā)生故障導(dǎo)致電流超過額定值之后，R10兩端的壓差將增大，SENSE引腳將此過流信息反饋至LTC1643L電源管理器，同時切斷電源供應(yīng)，起到電源過流保護的功能。

　　4 PCI橋接電路分析

　　在SpaceWire總線節(jié)點終端系統(tǒng)與航電計算機系統(tǒng)之間實現(xiàn)PCI通訊大致有兩個方式，其一就是采用可編程器件作為一個獨立的模塊實現(xiàn)PCI協(xié)議，另一種方式就是采用專用PCI協(xié)議芯片。本系統(tǒng)的設(shè)計出于性能穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)簡易性方面的考慮，選擇用PLX公司生產(chǎn)的PCI9056集成芯片，該芯片可以設(shè)置成多種傳輸模式，完成SpaceWire總線節(jié)點與航電設(shè)備之間的通信橋接功能。

　　在PCI9056與本地FPGA之間的通信分為直接主模式(Direct Master Mode)、直接從模式(Direct Slave Mode)和DMA模式。由于PCI通信要求達到SpaceWire總線網(wǎng)絡(luò)的2Mbit/s至400Mbit/s通訊速率(本板卡實現(xiàn)了200Mbit/s)，這里采用的芯片時鐘頻率為66MHz，傳輸模式為直接從模式，工作時序如圖3所示，PCI9056為主芯片，F(xiàn)PGA為從芯片。

　　為了與PCI9056進行高效的數(shù)據(jù)通信，F(xiàn)PGA內(nèi)部劃出了一部分內(nèi)存以配置成雙口RAM的形式完成PCI9056對SpaceWire數(shù)據(jù)的收發(fā)以及相應(yīng)控制寄存器的控制傳輸。

　　5 Windriver軟件的驅(qū)動生產(chǎn)

　　通過PLXMON軟件對PCI9056的配置芯片進行配置后，可以利用Windows操作系統(tǒng)中WinDriver自動生成PCI驅(qū)動程序，步驟如下：首先啟動WinDriver Wizard，從開始菜單，選擇“程序 | WinDriver | Driver Wizard”;然后在Driver Wizard 菜單, 單擊“File New Project”菜單來新建一個工程，從即插即用列表中選擇顯示卡，通過生產(chǎn)商的名字來選定。單擊“Memory”標簽。該顯示卡的三個內(nèi)存范圍顯示出來。內(nèi)存范圍中的BAR2映射的是FPGA內(nèi)的RAM緩存塊和專用寄存器，根據(jù)FPGA內(nèi)核對這些緩存塊和寄存器的可讀寫定義，可以在BAR2映射的區(qū)域里進行讀寫，若寫進去的數(shù)值跟讀出來的數(shù)值一致，表面CPCI接口通信正常。最后一步為生成驅(qū)動代碼：單擊“Build | Generate code”菜單， Driver Wizard 將產(chǎn)生操作硬件資源的函數(shù)，可以在用戶模式下在應(yīng)用程序中直接使用這些函數(shù)，這個向?qū)н€會產(chǎn)生一個樣本程序來使用這些函數(shù)操作硬件，上層界面的開發(fā)可以直接調(diào)用這些API函數(shù)。

　　6 總結(jié)

　　本文是珠海歐比特公司為面向我國航天應(yīng)用研發(fā)的一款SpaceWire總線節(jié)點終端板卡的一個實際應(yīng)用設(shè)計方案，并根據(jù)此方案完成了對每個功能模塊的結(jié)構(gòu)和功能分析，歐比特公司此已經(jīng)對方案設(shè)計申請了專利保護。此方案對今后SpaceWire總線在其它任務(wù)中的應(yīng)用具有重要的借鑒意義。