基于PCI 9052總線的高速噪聲檢測系統(tǒng)

　　摘要：文章介紹了一種基于PCI總線的高速噪聲檢測系統(tǒng),介紹了采用PCI 9052作為PCI總線接口芯片的數(shù)據(jù)采集部分的設計原理,并說明了數(shù)據(jù)采集卡的高速采樣和速率可變的實現(xiàn)原理,給出了底層硬件同上層軟件的連接實現(xiàn)。

　　關鍵字：噪聲檢測;PCI總線;PCI 9052;WDM

　　前言

　　噪聲檢測系統(tǒng)用于對環(huán)境噪聲進行樣本采集和頻譜分析,確定噪聲中的頻率分量是否對人體造成傷害。該系統(tǒng)分為高速數(shù)據(jù)采集卡和頻譜分析兩部分。數(shù)據(jù)采集卡將采樣采集到的數(shù)據(jù)送入計算機內,由應用程序完成快速頻譜分析功能。由于環(huán)境噪聲是實時變化的,因此需要采集電路的高速采樣和數(shù)據(jù)的高速傳輸。鑒于傳統(tǒng)總線無法滿足高速傳輸?shù)囊?采用了PCI總線作為噪聲檢測系統(tǒng)的底層平臺。

　　PCI總線是Intel公司推出的一種微機擴展槽接口標準,時鐘頻率為0～33MHz,其最大數(shù)據(jù)傳輸速率為132～264Mbps,有效克服了傳統(tǒng)總線進行高速數(shù)據(jù)傳輸時的瓶頸現(xiàn)象,使數(shù)據(jù)的實時高速采集和傳輸成為可能。

　　數(shù)據(jù)采集卡結構說明

　　數(shù)據(jù)采集卡具有高速和速率可調節(jié)的特點。其前端采用聲波傳感器采集模擬噪聲信號,采集到的模擬信號經(jīng)過A/D變換器轉換為數(shù)字信號,數(shù)字信號再經(jīng)PCI總線傳輸?shù)接嬎銠C內。該數(shù)據(jù)采集卡主要包括數(shù)據(jù)采集電路、PCI接口電路和邏輯控制電路三部分,采集卡結構如圖1所示。下面分別介紹各個部分的功能。

　　1. 數(shù)據(jù)采集電路

　　數(shù)據(jù)采集電路是由聲波傳感器和A/D變換器組成的,傳感器將采集到的噪聲信號送入A/D變換器,轉換成數(shù)字信號輸出。A/D變換器采用的是MAXIM公司的MAX 1446。MAX 1446有一路模擬信號輸入,10位數(shù)字信號輸出,工作頻率可達60MHz。實際的數(shù)據(jù)轉換時間為：轉換時間+各種延遲=5+0.5=5.5個時鐘周期,由此可知MAX 1446的轉換時間最低可達0.1μs,即采樣速率可達到100Mbps,為高速數(shù)據(jù)采集提供了最基本的硬件條件。

　　2. PCI接口電路

　　考慮到PCI總線規(guī)范的復雜性,本設計采用了PLX公司的PCI 9052作為PCI總線接口芯片,以簡化硬件設計。PCI 9052是作為PCI總線和局部總線一端的設備的橋梁,保證了局部總線一端的設備在符合PCI總線的規(guī)范后連接到PCI總線上。PCI 9052提供了多個內部寄存器,以盡量提高總線接口設計的靈活性和傳輸速率。所有的寄存器可分為PCI總線配置寄存器和局部總線配置寄存器兩類。PCI總線配置寄存器是為符合PCI規(guī)范所設置的,局部總線配置寄存器用于設定局部總線的工作方式。

　　對于PCI 9052,需要一個EEPROM存儲配置信息,當主機啟動時,EEPROM完成對PCI 9052內部的PCI總線配置寄存器和局部總線配置寄存器的初始化。在設計中采用Microchip公司93LC46作為EEPROM存儲配置信息。