一種64位高速PCI總線接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4 局部總線端設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中，局部總線端采用了C模式。C模式下可配置3種數(shù)據(jù)傳輸方式：?jiǎn)沃芷诜绞?Single Cycle Mode)、4字方式(Brust-4 Mode)和連續(xù)突發(fā)傳輸方式(Continuous Mode)，在本設(shè)計(jì)中采用了連續(xù)突發(fā)方式，可以有效地提高輸出效率。
PCI9656在局部總線為為主設(shè)備，始終占用局部總線，局部總線端的FPGA始終響應(yīng)PCI9656的操作。方案中使用PCI9656的DMA傳輸模式，在本地端不需要進(jìn)行地址譯碼，因此可以對(duì)PCI9656的控制信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，PCI9656的局部端主要控制信號(hào)如下
ADS#：一次總線訪問(wèn)開(kāi)始；
Blast#：總線訪問(wèn)結(jié)束；
LW／R#：讀寫(xiě)控制信號(hào)；
Ready#：從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)，有效時(shí)表示總線訪問(wèn)進(jìn)行中；
LHOLD：PCI9656占用本地總線申請(qǐng)信號(hào)；
LHOLDA：占用本地總線應(yīng)答信號(hào)；
Wait#：主設(shè)備傳輸暫停信號(hào)；
EOT#：數(shù)據(jù)傳輸異常中止信號(hào)，用于FIFO溢出或空時(shí)中斷數(shù)據(jù)傳輸；
Lint#：用于引起CompaetPCI總線端的中斷信號(hào)；
LRST#：本地總線復(fù)位信號(hào)；
CCS#：配置寄存器選擇信號(hào)。
在DMA傳輸過(guò)程中主要關(guān)心的信號(hào)可簡(jiǎn)化為：ADS#、Blast#、LW／R#、Ready#、LHOLD、LHOLDA，如圖3所示。

圖3中，lclk為本地總線時(shí)鐘，當(dāng)PCI9656要發(fā)起一次DMA操作時(shí)，先發(fā)送lhold信號(hào)申請(qǐng)本地總線，若本地總線空閑則FPGA發(fā)出lholda信號(hào)響應(yīng)PCI9656，然后PCI有效ads_n信號(hào)以示總線傳輸開(kāi)始，F(xiàn)PGA使ready_n有效以示總線傳輸正在進(jìn)行中，此時(shí)本地?cái)?shù)據(jù)通過(guò)局部數(shù)據(jù)線傳送到PCI總線，或著數(shù)據(jù)由PCI總線傳送到局部邏輯。一次傳輸結(jié)束時(shí)PCI使blast_n信號(hào)有效并使lhold信號(hào)無(wú)效，然后FPGA使lholda信號(hào)和ready_n信號(hào)無(wú)效，一次DMA傳輸完成。傳輸中若是DMA讀操作則lwr信號(hào)拉低，若為寫(xiě)操作則拉高。
本地總線位寬為32位，因此本地總線理論速度為264MB·s-1，由于應(yīng)用程序的效率問(wèn)題和傳輸中一些無(wú)效狀態(tài)的存在，目前PCI總線平均速率達(dá)到212 MB·s-1，可以滿足目前高速數(shù)據(jù)采集、傳輸對(duì)總線傳輸速度的要求。
PCI9656本地總線時(shí)序設(shè)計(jì)中需要注意blast_n信號(hào)有效說(shuō)明為突發(fā)傳輸最后一個(gè)時(shí)鐘周期，此時(shí)ready_n信號(hào)仍然為有效，否則會(huì)造成總線等待；在正常讀寫(xiě)訪問(wèn)中CCS#信號(hào)應(yīng)置高，否則總線訪問(wèn)將指向配置空間而非內(nèi)存或I／O空間。

5 結(jié)束語(yǔ)
利用PCI9656和FPGA實(shí)現(xiàn)了一種高速PCI總線接口，較全面地論述了總線驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)和局部時(shí)序設(shè)計(jì)的過(guò)程。這種設(shè)計(jì)提高了總線傳輸速度，為高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。