普通PCI接口的高速数字信号处理板卡设计

2 PCI接口设计
1991年下半年，Intel公司首先提出了PCI总线的概念，并联合IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司，于1993年推出了PC局部总线标准――PCI总线。PCI是一套整体的系统解决方案，较其它只为加速图形或视频操作的局部总线优越。PCI局部总线采用32位或64位数据总线，以33MHz或66MHz的时钟频率操作，可支持多组外围部件及附加卡。在33MHz情况下，其数据传送率高达132MB/s；在66MHz情况下，其数据传送率翻倍。另外，它支持线性突发的数据传输模式，可确保总线不断满载数据。外围设备一般会由内存某个地址顺序接收数据，这意味着可以由一个地址起读写大量数据，然后每次只需将地址自动加1，便可接收数据流下一个字节的数据。线性突发传输能够更有效地利用总线的带宽传送数据，以减少无谓的地址操作。在雷达信号处理中，对信号的实时性要求很高，这就要求信号传输的带宽要足够高，PCI接口非常适合将高速信号处理模块和计算机桥接在一起。目前PCI接口的设计一般采用两种方法：其一是采用通用接口芯片完成。常用的芯片有：AMCC公司的S5933，PLX公司的PLX9054等。其二是采用EPLD或FPGA实现。这种方法可以针对自身的需要定制一定的功能，因而设计灵活性大，但必须严格遵循PCI总线的规范。采用通用接口芯片完成的好处是设计时可以不用关心PCI总线操作，只要处理好本地总线接口即可。设计简单省时。本文采用PLX9054的C模式完成PCI接口功能。PLX9054有着独立的本地总线（Local Bus），由它负责对双口RAM进行访问控制。

3 EPLD控制时序的实现
EPLD选用Altera公司的EMP7128S，用它来完成ADC采样控制、FIFO的读写控制、采样结束中断的产生等功能。采用Altera提供的MAXPLUS II集成开发环境软件，它支持VHDL、Verilog HDL和AHDL语言，此外它还支持直接输入原理图的方式。本文采用AHDL语言编写。图2是仿真的时序图，其中CLK是输入的外时钟信号，WR是FIFO的写信号，ENCODE是ADC的采样时钟信号，TR是采样触发信号，INT是输出的中断信号。COUNT是数据采样长度计数器，虽然FIFO可以提供全满、半满的标志位，但仅以此作为中断的产生条件，就限制了采样长度的灵活性。为在应用中自定义采样长度，实现对任意大小的数据（最大不超过FIFO的存储深度）进行采样，设计中引入了采样长度计数器。只要恰当设置COUNT的计数初值（大小为采样长度的补码），使计数器溢出时给出INT中断信号，就可以实现此项功能。ADC采用的是AD9051，它采用5级流水线（Pipeline）结构输出数据，所刚启动采样时，由于流水线未被充满，前面输出的5个数据是无效的，自第6个数据起才开始将A/D变换的结果存入FIFO中。