一種Windows2000下連續(xù)輸出數(shù)據(jù)的PCI卡

北京中國科學(xué)院聲學(xué)研究所數(shù)字系統(tǒng)部(100080)　李向陽
湖南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院(411201)　李 耀
 
　　摘　要：介紹PCF1536的設(shè)計(jì)原理和硬件結(jié)構(gòu);詳細(xì)討論了大容量FIFO的結(jié)構(gòu)及用CPLD實(shí)現(xiàn)FIFO控制器;計(jì)算PCF1536工作于Windows2000操作系統(tǒng)下允許的最大中斷延遲;最后將PCF1536應(yīng)用于多路D/A轉(zhuǎn)換器,指出Windows2000的中斷延遲遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于41.2毫秒。
　　關(guān)鍵詞：PCF1536　連續(xù)數(shù)據(jù)流　FIFO控制器　中斷延遲

　　在視頻輸出、聲吶仿真等實(shí)際應(yīng)用中,經(jīng)常要求計(jì)算機(jī)能根據(jù)要求穩(wěn)定輸出連續(xù)數(shù)據(jù)流。然而,當(dāng)計(jì)算機(jī)工作于Windows2000操作系統(tǒng)下時(shí),由于該操作系統(tǒng)是一個(gè)多任務(wù)的非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),當(dāng)它收到外部設(shè)備發(fā)來的中斷時(shí),需要延遲一定時(shí)間間隔后,才開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。這樣,從計(jì)算機(jī)I/O口直接輸出的數(shù)據(jù)流只能是間歇的數(shù)據(jù)流,無法提供連續(xù)數(shù)據(jù)流,不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
　　幸運(yùn)的是,許多實(shí)際應(yīng)用只需要低速的連續(xù)數(shù)據(jù)流?？梢岳肞CI總線的高速數(shù)據(jù)傳輸特性,在PCI接口后加入一個(gè)大容量FIFO存儲(chǔ)器,高速的PCI數(shù)據(jù)流從FIFO存儲(chǔ)器的輸入端輸入,在FIFO的輸出端就能獲得低速的連續(xù)數(shù)據(jù)流。這樣屏蔽了Windows2000的非實(shí)時(shí)性,成功滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。在圖1所示的具體應(yīng)用中,計(jì)算機(jī)與PCI卡之間通過PCI總線形成峰值速率達(dá)132MB/s的間歇數(shù)據(jù)流;PCI卡通過局部總線與大容量存儲(chǔ)器之間同樣是峰值速率達(dá)132MB/s的間歇數(shù)據(jù)流;最后通過多路D/A轉(zhuǎn)換電路獲得了速率為16MB/s的連續(xù)數(shù)據(jù)流。為了便于應(yīng)用,將PCI接口模塊與大容量存儲(chǔ)器結(jié)合,設(shè)計(jì)了一塊能在Windows2000下以16MB/s的速率連續(xù)輸出數(shù)據(jù)的PCI卡PCF1536。
　　1 PCF1536的工作原理
　　PCI卡PCF1536是一個(gè)帶有1536KB FIFO的通用PCI卡;在Windows2000操作系統(tǒng)下,它能以16MB/s的速度連續(xù)輸出數(shù)據(jù)。圖2是PCF1536的結(jié)構(gòu)框圖,整個(gè)PCF1536包括PCI接口、大容量FIFO存儲(chǔ)器和驅(qū)動(dòng)器三個(gè)模塊。
　　1.1 PCI接口模塊
　　PCI接口模塊由PCI9052和配置EEPROM 93LC46組成。PCI9052是PLX技術(shù)公司的產(chǎn)品,兼容于PCI協(xié)議(2.1版);它可作為PCI總線的從設(shè)備,支持32位數(shù)據(jù)突發(fā)傳輸。圖3是PCI9052與PCI金手指和存儲(chǔ)器模塊的連接示意圖。

　　PCI9052與存儲(chǔ)器有三種連接方式:數(shù)據(jù)地址復(fù)用、數(shù)據(jù)地址非復(fù)用和ISA方式[1]。在PCF1536中,PCI9052采用數(shù)據(jù)地址非復(fù)用方式連接FIFO存儲(chǔ)器。其時(shí)序參見文獻(xiàn)[1]。PCI9052與FIFO的連接信號中,ADS表示一次突發(fā)傳輸?shù)拈_始,BLAST表示一次突發(fā)傳輸?shù)慕Y(jié)束,LAD[0:31] 為32位數(shù)據(jù),LBE[0:3]為字節(jié)有效信號。緩存后的時(shí)鐘輸出信號BCLKO經(jīng)74LS00送回PCI9052,同時(shí)也送到FIFO。FIFO半滿時(shí)發(fā)出的中斷信號通過LINTI1進(jìn)入PCI9052,再通過INTA發(fā)送給CPU。由于FIFO的寫入不需要地址,因此PCI9052與FIFO之間沒有地址連接。

　　1.2 存儲(chǔ)器模塊
　　1.2.1 存儲(chǔ)器組織
　　存儲(chǔ)器模塊由CPLD器件EPM7128SQC100和四片F(xiàn)IFO器件AL422B組成。AL422B是AVERLOGIC公司的產(chǎn)品,每片AL422B包含384K