基于CPLD的單片機(jī)與PCI接口設(shè)計解決方案

考慮到在不正常情況下，PCI設(shè)備不會對PCI總線作出響應(yīng)，即TRDY不會有效，為了不使?fàn)顟B(tài)機(jī)陷入狀態(tài)S2的僵持局面，另外增設(shè)了一個移位計數(shù)器mycounter。當(dāng)IRD信號有效時，計數(shù)器開始計數(shù)。計數(shù)溢出之后，不論PCI總線操作是否完成，狀態(tài)機(jī)都會從狀態(tài)S2轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S3，即結(jié)束PCI總線操作。當(dāng)TRDY有效時，會立即置位mycounter.cout。

PCI總線操作是否正確完成，可查詢pci_request的最高位是否為“1”，而IRDY與FRAME的值可分別查詢pci_request的第4位和第5位。這兩位反映了PCI總線操作所處的狀態(tài)，兩位都為“1”時可以認(rèn)為PCI總線操作已經(jīng)完成。在實(shí)踐中，如果單片機(jī)的速度不是足夠快的話，可以認(rèn)為PCI總線操作總是即時完成的。

2 PCI設(shè)計接口實(shí)現(xiàn)

2.1 CPLD VHDL程序設(shè)計

我們針對8位單片機(jī)控制PCI以太網(wǎng)卡進(jìn)行了程序設(shè)計，CPLD器件選用Xilinx的XC95216系列。針對以太網(wǎng)卡的特點(diǎn)在邏輯上進(jìn)行了再次簡化，最終程序?qū)⑦m配進(jìn)XC95261芯片中，并在實(shí)踐中檢驗通過。

以太網(wǎng)卡僅支持對配置空間和I/O空間的讀寫操作，而且這兩個空間的地址都可以設(shè)置在0xFF以內(nèi)，所以可以只用一個pci_address0寄存器，其它地址都直接設(shè)為“0”；如果再限制，每次只往網(wǎng)卡寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)，則可以只用一個pci_datas0寄存器，其它數(shù)值在具體操作時設(shè)成與pci_datas0寄存器的一樣即可。

2.2 單片機(jī)PCI讀寫C語言程序設(shè)計

在CPLD在幫助下，單片機(jī)讀寫PCI設(shè)備就變得相當(dāng)簡單。首先，將pci_cbe等寄存器都聲明為外部存儲器變量，并根據(jù)CPLD的設(shè)計指定地址。然后，傳遞適當(dāng)?shù)膮?shù)給以下兩個讀寫子函數(shù)，即可完成對PCI設(shè)備配置空間、I/O空間、存儲器空間的讀寫操作。從PCI設(shè)備的返回數(shù)據(jù)存放在全局變量savedata中。

實(shí)際上在寫PCI設(shè)備時，也可以從pci_data中得到返回數(shù)據(jù)。這個數(shù)據(jù)必須等于往PCI設(shè)備寫的數(shù)據(jù)。利用這一點(diǎn)可以進(jìn)行差錯檢驗和故障判斷，視具體應(yīng)用而定。

　　　 bdate unigned char request;

sbit IRDY0=request^4;

sbit FRAME0=request^5;

sbit VALID=request^7;

void readpci(unsigned char addr,unsigned char cbe){

pci_address0=addr;

pci_cbe=cbe;

request=pci_request;

while(!IRDY0 FRAME0)) request=pci_request;

savedata0=pci_data0;

savedata1=pci_data1;

savedata2=pci_data2;

savedata3=pci_data3;

if(!VALID)printf(Data read is invalid! );

}

void writepci(uchar addr,uchar value0,uchar cbe){

data uchar temp;

pci_address0=addr;

pci_datas0=value0;

pci_cbe=cbe;

request=pci_request;

while(!(IRDY0 FRAME0)) request=pci_request;

if(!VALID)printf(Data write is invalid!);

}

3 結(jié)論
用CPLD實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PCI總線接口的并行通信，電路結(jié)構(gòu)簡單、體積小，1片CPLD芯片足夠，并且控制方便，實(shí)時性強(qiáng)，通信效率高。本設(shè)計方法已成功地應(yīng)用于作者開發(fā)的各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用作單片機(jī)與PC104之間的并行數(shù)據(jù)通信，效果非常理想。