一種基于Compact PCI總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　當(dāng)板卡插入時(shí)，HS_CSR[3]被置為1，點(diǎn)亮藍(lán)燈，PCI9054置HS­­_CSR[7]為1，激活ENUM#信號(hào)引起中斷，直到設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序被安裝后，中斷被清除，HS_CSR[3]被置為0，熄滅藍(lán)燈。當(dāng)板卡拔出時(shí)，HS_CSR[6]被置為1，激活ENUM#信號(hào)引起中斷，主機(jī)卸載驅(qū)動(dòng)程序后，HS_CSR[3]被置為1，點(diǎn)亮藍(lán)燈，表明板卡可以安全地被拔出。

　　3.2 熱插拔電源管理

　　CPCI規(guī)范中用于熱插拔控制的信號(hào)主要有：BD_SEL#，HEALTHY和PCI_RST#。CPCI總線的接插件J1的插針分為長針、中長針和 短針。長針是電源和地信號(hào)，中長針是PCI總線信號(hào)，短針是BD_SEL#和IDSEL。當(dāng)板卡插入時(shí)，電源信號(hào)最先接觸，將PCI總線信號(hào)預(yù)充電至 1V，這是為了減小熱插拔過程中對(duì)PCI總線信號(hào)的沖擊，然后是PCI總線信連接，最后是BD_SEL#信號(hào)連接，BD_SEL#有效表示板卡已經(jīng)插好， 可以上電工作。卡拔出過程正好相反。HEALTHY#是反映板卡電源狀態(tài)是否良好的信號(hào)。PCI­_RST#是主機(jī)復(fù)位信號(hào)，它和HEALTHY#信號(hào)共 同作用，控制PCI局部總線的復(fù)位信號(hào)。

　　LTC1646是Linear公司針對(duì)CPCI接口推出的熱插拔電源管理芯片。LTC1646需要外接兩個(gè)N溝道晶體管作為開關(guān)控制3.3V和5V電 源對(duì)板卡的供電。LTC1646的OFF/ON#管腳與BD_SEL#相連，當(dāng)BD_SEL#為低時(shí)，晶體管導(dǎo)通，3.3V和5V電源按一定速率上電。 PWRGD#與HEALTHY#連接，當(dāng)板卡電源在容差范圍內(nèi)時(shí)，此信號(hào)為低。PCI_RST#與LTC1646的RESETIN#管腳相連，它與 HEALTHY信號(hào)進(jìn)行或運(yùn)算得到輸出信號(hào)RESETOUT#，此信號(hào)與PCI9054的RST#管腳相連作為CPCI板卡的復(fù)位信號(hào)。LTC1646提 供一個(gè)輸出管腳PRECHARGE，它與PCI9054的總線信號(hào)相連接，在板卡插入和拔出的過程中，對(duì)總線信號(hào)進(jìn)行預(yù)充電。需要預(yù)充電的信號(hào)需要經(jīng)過 10kΩ的電阻上拉至預(yù)充電電壓(1V±10%)。

4 軟件接口

　　由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)外設(shè)種類多，采集到的信號(hào)特性各異，如果硬件系統(tǒng)內(nèi)部程序固定為一種模式，必定不能達(dá)到最佳傳輸效果。而硬件板卡在交付使用后，再修改其內(nèi)部程序便十分麻煩，所以本系統(tǒng)給應(yīng)用程序開發(fā)人員提供了軟件接口，使得對(duì)硬件配置的修改不需要通過仿真器，而可以直接在應(yīng)用程序界面下修改。

　　對(duì)硬件工作參數(shù)的修改是通過中斷方式實(shí)現(xiàn)的。自定義一個(gè)16位控制寄存器User_CSR，其高4位用作命令字，低12位用作控制字。當(dāng)應(yīng)用程序通過 PCI總線向User_CSR寫入數(shù)據(jù)時(shí)，CPLD通過譯碼邏輯向F2812的外部中斷管腳XINT2發(fā)出中斷信號(hào)，F(xiàn)2812響應(yīng)中斷后，讀取 User_CSR的值，根據(jù)其命令字判斷需要修改的是哪種參數(shù)，再根據(jù)其控制字得到新的參數(shù)值，將其寫入相應(yīng)的寄存器，即可完成修改。由于篇幅所限，僅以修改SCIA的設(shè)置為例，說明具體實(shí)現(xiàn)方法。User_CSR對(duì)SCIA修改的定義如下：

　　表2 User_CSR的部分定義

　　通過該接口可修改的硬件配置有SCI的波特率、收發(fā)FIFO的觸發(fā)級(jí)別和各采集通道占用雙口RAM空間的大小。

5 結(jié)束語

　　本設(shè)計(jì)以TMS320F2812作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制核心，滿足了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，又節(jié)省了外設(shè)資源，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。把 Compact PCI總線應(yīng)用到采集系統(tǒng)中，使系統(tǒng)具有了帶電插拔的能力，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，更能適應(yīng)工業(yè)工作環(huán)境的需要。本文的創(chuàng)新點(diǎn)是結(jié)合了 Compact PCI總線和DSP芯片的優(yōu)勢(shì)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)又給應(yīng)用程序開發(fā)人員提供了良好的接口，方便了硬件工作參數(shù)的修改，提高了系統(tǒng)的靈活性。