基于CPCI接口的SpaceWire总线通讯模块设计

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作者：彭杰董文岳蒋晓华代威威时间：2014-05-27来源：电子产品世界收藏

编者按：本文在对SpaceWire总线协议、SpaceWire节点的总体框架进行深入分析的基础上,设计了支持热插拔的基于CPCI接口的高速SpaceWire数据总线的节点通讯板卡的硬件系统，重点介绍了支持热插拔的CPCI接口电源电路分析、FPGA与PCI9056接口模块时序分析和在Windriver软件环境下的驱动程序的开发，为SpaceWire上位机底层驱动接口的开发以及今后SpaceWire总线在其它任务中的应用打下了良好的基础。

　　PCI9056的引脚BD_SEL#是CPCI接口中最小的插针之一，BD_SEL#连接LTC1643L的使能引脚，低电平时有效开启LTC1643L工作并同时给板卡供电。R10是一个0.018欧姆，0.5W，精度为1%的精密电阻，用于过流保护的电压检测电阻。当板卡发生故障导致电流超过额定值之后，R10两端的压差将增大，SENSE引脚将此过流信息反馈至LTC1643L电源管理器，同时切断电源供应，起到电源过流保护的功能。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/247468.htm

　　4 PCI桥接电路分析

　　在SpaceWire总线节点终端系统与航电计算机系统之间实现PCI通讯大致有两个方式，其一就是采用可编程器件作为一个独立的模块实现PCI协议，另一种方式就是采用专用PCI协议芯片。本系统的设计出于性能稳定性和结构简易性方面的考虑，选择用PLX公司生产的PCI9056集成芯片，该芯片可以设置成多种传输模式，完成SpaceWire总线节点与航电设备之间的通信桥接功能。

　　在PCI9056与本地FPGA之间的通信分为直接主模式(Direct Master Mode)、直接从模式(Direct Slave Mode)和DMA模式。由于PCI通信要求达到SpaceWire总线网络的2Mbit/s至400Mbit/s通讯速率(本板卡实现了200Mbit/s)，这里采用的芯片时钟频率为66MHz，传输模式为直接从模式，工作时序如图3所示，PCI9056为主芯片，FPGA为从芯片。

　　为了与PCI9056进行高效的数据通信，FPGA内部划出了一部分内存以配置成双口RAM的形式完成PCI9056对SpaceWire数据的收发以及相应控制寄存器的控制传输。

　　5 Windriver软件的驱动生产

　　通过PLXMON软件对PCI9056的配置芯片进行配置后，可以利用Windows操作系统中WinDriver自动生成PCI驱动程序，步骤如下：首先启动WinDriver Wizard，从开始菜单，选择“程序 | WinDriver | Driver Wizard”;然后在Driver Wizard 菜单, 单击“File New Project”菜单来新建一个工程，从即插即用列表中选择显示卡，通过生产商的名字来选定。单击“Memory”标签。该显示卡的三个内存范围显示出来。内存范围中的BAR2映射的是FPGA内的RAM缓存块和专用寄存器，根据FPGA内核对这些缓存块和寄存器的可读写定义，可以在BAR2映射的区域里进行读写，若写进去的数值跟读出来的数值一致，表面CPCI接口通信正常。最后一步为生成驱动代码：单击“Build | Generate code”菜单， Driver Wizard 将产生操作硬件资源的函数，可以在用户模式下在应用程序中直接使用这些函数，这个向导还会产生一个样本程序来使用这些函数操作硬件，上层界面的开发可以直接调用这些API函数。

　　6 总结

　　本文是珠海欧比特公司为面向我国航天应用研发的一款SpaceWire总线节点终端板卡的一个实际应用设计方案，并根据此方案完成了对每个功能模块的结构和功能分析，欧比特公司此已经对方案设计申请了专利保护。此方案对今后SpaceWire总线在其它任务中的应用具有重要的借鉴意义。