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PXI總線(xiàn)系統的卓越性能和較低的價(jià)格，使得越來(lái)越多從事自動(dòng)測試的工程技術(shù)人員開(kāi)始關(guān)注PXI的發(fā)展。而PXI總線(xiàn)是PCI總線(xiàn)在儀器領(lǐng)域的擴展，可以將PXI總線(xiàn)分為PCI總線(xiàn)和PXI擴展的總線(xiàn)兩部分。將進(jìn)行PCI總線(xiàn)接口電路的設計，從而為設計 PXI模塊儀器，組建PXI總線(xiàn)自動(dòng)測試系統做好準備。 目前，PCI總線(xiàn)接口電路的實(shí)現主要有兩種方案：一是采用一片大容量FPGA／CPLD實(shí)現PCI總線(xiàn)接口邏輯；另一種是采用ASIC芯片完成PCI總線(xiàn)的接口電路。由于PCI總線(xiàn)速度高，協(xié)議復雜，采用第一種方案雖然應用很靈活，但是調試困難，開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，而且采用一片工業(yè)級可用于PCI接口的 FPGA／CPLD完成PCI總線(xiàn)接口功能，遠比使用PCI接口芯片的成本高。采用第二種方案，功能強，價(jià)格低，穩定性好，開(kāi)發(fā)周期較短。通過(guò)對上述兩種接口方案的比較，從綜合開(kāi)發(fā)難度、芯片功能、開(kāi)發(fā)速度和開(kāi)發(fā)經(jīng)費等方面考慮，在此采用后一種方案完成PCI總線(xiàn)的接口設計。 1 PCI9030芯片及其主要特點(diǎn) PCI9030是全球最大的PCI接口設備制造商PLXTechnology于1999年3月推出的全新的32 b／33 MHz PCI目標設備接口芯片。它采用PLX先進(jìn)的SMARTarget技術(shù)，不僅為各種應用提供了最大的靈活性，而且大大簡(jiǎn)化了系統設計，具有最高的性?xún)r(jià)比，能夠滿(mǎn)足各種應用的要求。PLX計劃用它替代應用廣泛的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)議規范，PCI突發(fā)傳輸速率高達132 MB，／s，是第一個(gè)符合CompactPCI PICMG2．1標準的工業(yè)級目標設備接口芯片。 (2)支持高達60 MHz的局部總線(xiàn)操作，突發(fā)傳輸模式下速率可達240 MB／s，支持PCI目標預取模式、PCI目標可編程突發(fā)傳輸、PCI目標延遲寫(xiě)模式和PMW(Posted Memory Writes)模式。 (3)資源豐富，應用靈活。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字節轉換，可提供PCI緩沖時(shí)鐘(33 MHz)，局部總線(xiàn)可編程讀寫(xiě)選通定時(shí)等。 (4)局部總線(xiàn)的配置可編程，可支持復用或非復用模式的8位，16位或32位局部總線(xiàn)。 (5)PCI9030支持3．3 V，5 V電源容錯，因此在采用5 V電源的CPLD時(shí)，不需要進(jìn)行電平轉換，可以直接連接，使得電路更加簡(jiǎn)潔。 2 PCI總線(xiàn)接口電路 PCI總線(xiàn)開(kāi)關(guān)模塊是在滿(mǎn)足PCI總線(xiàn)數據傳輸協(xié)議的前提下進(jìn)行寫(xiě)數據和數據回讀，完成PCI總線(xiàn)的基本數據傳送。寫(xiě)數據時(shí)經(jīng)過(guò)鎖存和繼電器驅動(dòng)模塊來(lái)驅動(dòng)繼電器工作，可以通過(guò)數據線(xiàn)回讀繼電器的狀態(tài)，以判斷數據傳輸的正確性，其原理框圖如圖1所示。 下面以本模塊為例介紹PCI總線(xiàn)接口設計過(guò)程。 PCI總線(xiàn)接口電路主要分為3個(gè)部分，即PCI總線(xiàn)接口、局部總線(xiàn)接口、串行E2PROM接口，如圖2所示。LCLK通過(guò)500 Ω電阻與BCLK0連接，為PCI9030提供本地時(shí)鐘信號。局部總線(xiàn)多路復用和非多路復用選擇是通過(guò)硬件實(shí)現。這里選用多路復用，故將PCI9030的 MODE引腳通過(guò)電阻上拉至3．3 V電源。邊界掃描JTAG不使用，PCI9030引腳TRST應該通過(guò)電阻接地。 局部總線(xiàn)采用8位數據總線(xiàn)，使用片選信號CSO和CS1，通用接口信號GPIO0和GPIO1。一般情況，所要實(shí)現的功能電路會(huì )需要一定的邏輯控制，所以 PCI9030提供的局部總線(xiàn)接口信號通常會(huì )引入FPGA／CPLD中，并實(shí)現控制邏輯以簡(jiǎn)化電路。實(shí)例中采用EPM7128SQC100-10實(shí)現局部控制邏輯。 串行E2PROM接口部分采用93LC66B芯片，寫(xiě)數據信號(EEDI)和讀數據信號(EEDO)需要接上拉電阻。 另外，還有一些問(wèn)題需要注意。如果不用邊界掃描應將TDI和TDO連接起來(lái)。 在非熱插拔系統中，應將PCI9030的CPCISW引腳通過(guò)的電阻接地。 局域總線(xiàn)根據局域總線(xiàn)時(shí)鐘信號運行，并產(chǎn)生必要的內部時(shí)鐘信號。該時(shí)鐘與PCI時(shí)鐘異步運行。 BCLK0可以提供PCI緩沖時(shí)鐘，當其滿(mǎn)足應用要求時(shí)，可以省去本地時(shí)鐘芯片，否則需外接本地時(shí)鐘信號產(chǎn)生芯片。 在對E2PRoM編寫(xiě)配置信息前，插入PCI板卡，BD_SEL需要上拉再接地才能進(jìn)入系統，所以通過(guò)跳線(xiàn)接地，方便板卡調試。 PCI連接器上的兩個(gè)引腳PRSNT1和PRSNT2應根據實(shí)際最大功耗進(jìn)行設置，具體設置見(jiàn)表1。 4 板卡調試 通常使用PLXmon軟件對板卡進(jìn)行調試。在硬件沒(méi)有錯誤，E2PROM內容配置正確的情況下，將板卡插入PCI插槽，啟動(dòng)PLXmon后會(huì )自動(dòng)識別已插入的PCI板卡；然后就可以觀(guān)察PCI配置寄存器(PCR)和局部配置寄存器(LCR)的內容；觀(guān)察和修改E2PROM的內容。另外，用戶(hù)還可以進(jìn)行內存和I／O端口的讀寫(xiě)。 5 編寫(xiě)WDM驅動(dòng)程序 在WindowsXP操作系統下編寫(xiě)WDM驅動(dòng)程序，最常用的開(kāi)發(fā)工具是 DriverStudio和WinDriv-er。在此采用DriverStudio編寫(xiě)PCI板卡的驅動(dòng)程序。首先，根據DriverStudio的圖形向導建立WDM功能驅動(dòng)程序框架，硬件選擇PCI總線(xiàn)，填寫(xiě)Device ID，Ven-dot。ID，子系統ID號和版本ID號；然后添加所需類(lèi)和資源，包括KIoRange類(lèi)、KMemoryRange類(lèi)和設備接口、選擇讀寫(xiě)存取方式、中斷資源、根據需要添加控制碼等。在生成驅動(dòng)程序基本框架后，就要根據實(shí)際需求添加功能代碼。由于PCI9030為從設備芯片，不能主動(dòng)發(fā)起總線(xiàn)傳輸，沒(méi)有DMA傳輸功能。因此，開(kāi)發(fā)PCI設備驅動(dòng)程序WDM主要是實(shí)現對I／O映射空間和內存映射空間的訪(fǎng)問(wèn)。通常利用DriverStudio 提供的KIoRange類(lèi)和KMemoryRange類(lèi)就可以簡(jiǎn)單的實(shí)現。PCI基地址寄存器0專(zhuān)用于對本地配置寄存器的內存訪(fǎng)問(wèn)；PCI基地址寄存器1 專(zhuān)用于對本地配置寄存器的I／O訪(fǎng)問(wèn)。通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)本地配置寄存器，可以充分利用PCI9030芯片內的資源，包括中斷控制器、GPIO、片選、局部總線(xiàn)可編程讀寫(xiě)選通定時(shí)等。 編寫(xiě)完基本代碼后，編譯即可生成*．sys和*．inf文件。根據需要可對*．inf文件做適當修改并拷貝到*．sys文件所在的文件夾中，即可安裝驅動(dòng)程序。 6 結 語(yǔ) 正確的硬件電路連接是PCI板卡其他工作的基礎和保證，否則會(huì )導致PCI板卡根本上的失敗。E2PROM的配置是PCI板卡能否正常工作的關(guān)鍵，一點(diǎn)小的問(wèn)題都會(huì )導致板卡不能正確識別和工作。調試工具和驅動(dòng)軟件的選擇也應根據實(shí)際需要進(jìn)行選擇，以提高開(kāi)發(fā)效率，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。 這里利用接口芯片實(shí)現PCI總線(xiàn)接口電路的設計，可以提高開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)驗證其可靠性和穩定性，為下一步開(kāi)發(fā)PXI總線(xiàn)接口電路打下了良好的基礎。 |
