高速数据传输卡用PCI 9054总线控制器

事故追忆系统(黑匣子)能否及时、准确地将飞机、轮船等发生故障时各种数据真实地保存下来，提供给专家系统或专家，作为故障诊断的依据，是故障诊断正确与否的关键。利用计算机可以实现对黑匣子的信号控制和数据采集，而数据传输卡则在两者之间起桥梁作用。为了满足大量实时数据的采集要求，数据传输卡必须有较高的传输速率，这依赖于计算机总线的结构。目前用于PC机的数据传输卡大部分是基于标准ISA总线的，这种结构的最大缺点是传输速率太低（5MB/s），不能实现数据的实时高速传输，PCI总线正是为了满足高速数据传输而设计的一种独立于处理器的本地总线，具有32位和64位两种复用的地址数据通路，一边与处理器和存储器总线接口，另一边为外设扩展提供了高速通道。33MHz、32位的PCI总线可以实现132MB/s的数据传输速率；64位更使性能加倍。我们在实际工作中利用PCI总线将采集数据直接传到系统内存，有效解决了数据的实时传输和存储，为信号的实时处理提供了方便。

连接PCI总线的设备分为两类：主控设备和目标设备。主控设备可以控制总线驱动地址、数据和控制信号。目标设备不能启动总线操作，只能依赖于主控设备从其中读取或向其传送数据。数据传送卡选择目标工作方式即可满足传输要求，这需要CPU对读写进行干预。

传输卡系统应用于黑匣子信号的转发，数据接收前端由HOTLINK实现，经过缓冲器的处理，将数据信号合为11位，考虑到后继数据处理的方便，每路数字信号字长取16位，然后将16位数据分别传入系统内存的不同区域。主要功能模块有：

PCI 9054总线控制器、HOTLINK、缓冲器、传输控制芯片EPLD(电可擦除可编程逻辑器件)。系统框图如图1所示。

为满足PCI总线接口规范，传送卡必须支持即插即用和自动配置功能。本设计中选用了PCI 9054 专用接口芯片。

PCI 9054 是一32位/33MHz的通用PCI总线控制器专用芯片，符合PCI本地总线规范2.2版，突发传输速率达到132MB/s，本地总线支持复用/非复用的32位地址/数据，可为一种模式：M模式、C模式、J模式。具有可选的串行E2PROM接口，本地总线时钟可和PCI时钟异步。PCI 9054 内部有六种可编程的FIFO,以实现零等待突发传输及本地总线和PCI总线之间的异步操作。9054 支持主模式、从模式、DMA传输方式，因其强大的功能可应用于适配卡和嵌入式系统中。

信号的前端数据收集采用了Cypress公司的第二代HOTLINK收发器CY7C924DX芯片。

它通过高速串行线(光纤或同轴电缆)实现50Mbps～200Mbps的点对点的高速数据传输。内部由两个独立数据传输通道组成：接收通道和发送通道。接收通道实现串并转换功能，发送通道实现并串转换功能。将发送FIFO、接收FIFO、并串行转换器和串并行转换器集成于一块芯片内，从而简化了线路板的设计。

EPLD用以实现PCI 9054 与HOTLINK的传输控制逻辑、中断逻辑以及主机对数据传输通道的前端控制。

数据传输卡具有与远端存储模块进行双向数据传输的功能，读写方式分为两种：I/O应答方式和DMA方式。前者可以对单个数据进行处理，后者能实现数据的突发连续性传输。

以计算机读入数据为例：I/O应答方式每次只传送单个数据，计算机首先向传输卡发出请求读入信号，请求信号经传输卡送到黑匣子，黑匣子将数据准备好后，送至PCI9054本地数据总线，同时发出数据准备完毕信号，将数据从本地总线传至PCI总线，同时触发系统中断，有中断程序对数据进行处理，完成一次数据读入；在DMA工作方式下，主机设定本地和PCI端的起始地址，传输字节数和传输方向，有软件设置DMA传输的方式(单周期，四个突发数据周期或永远突发直至传输结束），PCI 9054本地总线通过PCI总线于计算机存储器相连，PCI 9054 以突发方式向存储器连续发送黑匣子的数据，大大提高了数据传输速率。

PCI数据传输卡的另一关键问题即驱动程序的开发。设备驱动程序提供连接到PCI板卡的软件接口，是文件扩展名为.SYS的动态链接库，在Windows98和Windows 2000中，设备驱动程序必须根据Windows驱动程序模型（WDM）设计。设备驱动程序的关键是如何完成硬件操作，基本功能是完成设备的初始化、对端口的 读写操作、中断的设置和响应及中断的调用、以及对内存的直接读写。本设计应用KRF－Tech公司的Windriver来编写设备驱动程序，Windriver 针对PLX和AMCC的专用接口芯片特别编写了API函数包，这些函数能够方便地实现中断处理、DMA传输、I/O操作、内存映射以及即插即用等功能，另外WinDriver提供了许多例程，使用者可以利用它们来产生自己驱动程序的基本框架，这些降低了PCI板卡驱动程序的开发难度。

PCI 9054 以其强大的功能和简单的用户接口，为PCI总线接口的开发提供了一种简洁的方法，设计者只需设计本地总线接口控制电路，即可实现与PCI总线的高速数据传输。本设计经过测试数据能够高速传输且正确，传输速率达到30Mbps. 在高速数据传输系统中，利用PCI总线的高速特性实时传输和存储采集数据，有效解决了数据的传输和处理的实时性,可应用于高速数据采集卡、视频处理卡、网卡等高速设备中，随着PCI总线的普及应用，基于 PCI总线的传输系统设计有十分广阔的前景。■

参考文献

1. PCI 9054 Data Book V2.1 (Plx Technology). 2000

2. PCI local bus Specification Revision 2.2 . Portland PCI SIG

(PCI Special Interest Group). 1998