一种64位高速PCI总线接口的设计与实现

4 局部总线端设计
本设计中，局部总线端采用了C模式。C模式下可配置3种数据传输方式：单周期方式(Single Cycle Mode)、4字方式(Brust-4 Mode)和连续突发传输方式(Continuous Mode)，在本设计中采用了连续突发方式，可以有效地提高输出效率。
PCI9656在局部总线为为主设备，始终占用局部总线，局部总线端的FPGA始终响应PCI9656的操作。方案中使用PCI9656的DMA传输模式，在本地端不需要进行地址译码，因此可以对PCI9656的控制信号进行简化处理，PCI9656的局部端主要控制信号如下
ADS#：一次总线访问开始；
Blast#：总线访问结束；
LW／R#：读写控制信号；
Ready#：从设备准备好信号，有效时表示总线访问进行中；
LHOLD：PCI9656占用本地总线申请信号；
LHOLDA：占用本地总线应答信号；
Wait#：主设备传输暂停信号；
EOT#：数据传输异常中止信号，用于FIFO溢出或空时中断数据传输；
Lint#：用于引起CompaetPCI总线端的中断信号；
LRST#：本地总线复位信号；
CCS#：配置寄存器选择信号。
在DMA传输过程中主要关心的信号可简化为：ADS#、Blast#、LW／R#、Ready#、LHOLD、LHOLDA，如图3所示。

图3中，lclk为本地总线时钟，当PCI9656要发起一次DMA操作时，先发送lhold信号申请本地总线，若本地总线空闲则FPGA发出lholda信号响应PCI9656，然后PCI有效ads_n信号以示总线传输开始，FPGA使ready_n有效以示总线传输正在进行中，此时本地数据通过局部数据线传送到PCI总线，或着数据由PCI总线传送到局部逻辑。一次传输结束时PCI使blast_n信号有效并使lhold信号无效，然后FPGA使lholda信号和ready_n信号无效，一次DMA传输完成。传输中若是DMA读操作则lwr信号拉低，若为写操作则拉高。
本地总线位宽为32位，因此本地总线理论速度为264MB·s-1，由于应用程序的效率问题和传输中一些无效状态的存在，目前PCI总线平均速率达到212 MB·s-1，可以满足目前高速数据采集、传输对总线传输速度的要求。
PCI9656本地总线时序设计中需要注意blast_n信号有效说明为突发传输最后一个时钟周期，此时ready_n信号仍然为有效，否则会造成总线等待；在正常读写访问中CCS#信号应置高，否则总线访问将指向配置空间而非内存或I／O空间。

5 结束语
利用PCI9656和FPGA实现了一种高速PCI总线接口，较全面地论述了总线驱动开发和局部时序设计的过程。这种设计提高了总线传输速度，为高速数据采集系统的实现创造了条件。