基于PCI总线的数据采集卡的实现

发布时间：2020-06-18 19:11

【摘要】： 数据采集与处理是计算机应用的一个重要分支,主要研究的是数据的采集、存贮和处理。而微机总线是计算机各模块间进行信息传输的通道,是提高数据采集系统性能的一个至关重要的因素[3]。 PCI局部总线的引入,打破了数据传输的瓶颈,其以优异的性能成为微机总线的主流。同时PCI总线因其高性能的特点使得其在工程各个领域中得到了广泛应用,是极具竞争力的一种总线标准。但是由于PCI总线协议十分复杂,直接为它设计相匹配的数字逻辑控制电路难度很大。目前用来实现PCI接口的有效方案主要有两种:采用可编程逻辑器件CPLD或FPGA和采用专用接口芯片。基于与九江713厂的合作项目的一部分,本论文对基于PCI总线的数据采集卡的接口技术进行了探讨和研究,在对两种接口方案进行比较的基础上,采用了第二种方案——PLX公司的专用接口芯片PCI9054,并设计了基于PCI总线的接口电路,制作成功了接口实验板,并编制了相应的驱动程序和测试应用程序。整个系统包括硬件电路和测试软件两个模块,硬件电路根据软件发出的指令执行采集和存储操作,而测试软件平台则驱动硬件电路以实现对数据的管理。经反复调试,该接口电路能够顺利地完成数据传输,可以成功地实现PCI总线与外设的接口,从而验证了用专用接口芯片实现PCI总线接口在技术上的可行性。本文在内容主要分为两大部分:第一部分首先介绍了PCI总线的现状及发展,以及PCI9054芯片的主要结构特点及功能应用,给出了PCI总线的基本结构和规范协议,并提出了一种简单可行的PCI总线与外部总线接口的设计方案——使用专门的接口芯片PCI9054。第二部分详细陈述了高速数据传输卡的软、硬件设计过程,使用专门的工具软件PROTEL DXP绘出全部硬件电路的设计原理图和PCB图,软件部分主要是在PLXMON基础上编写了驱动程序和测试程序,对所编写的软件进行调试,测试结果满足设计需要。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP334.7
【图文】：

局部总线,信号,位传输

第二章 PCI 总线概述 REQ64#和 ACK64#同时有效时，这 32 条线上含有高 32 位数据。/BE[7㑳4]：扩展总线命令和字节使能多路复用信号线。EQ64#：64 位传输请求信号，由当前主设备驱动，表示本设备要求采用 64 位通路传。CK64#：64 位传输认可。表明从设备将用 64 位进行传输。R64#：奇偶双字节校验。 JTAG/边界扫描信号CK：测试时钟信号。DI：测试数据输入信号。DO：测试数据输出信号。MS：测试模式选择信号。RST：测试复位信号。

时序图,时序图,总线,PCI总线

PCI总线的数据传输采用突发(burst)方式，每次传输由一个地址周期和一个或多个数据周期组成。PCI总线的读操作和写操作时序分别如图2 2和图2 3所示。时序图中椭圆部分表示一个转换周期(turnaround cycle)，即某信号线由一个设备驱动转到另一个设备驱动之间的过渡期，这样可以避免两个设备同时驱动一条信号线所造成的竞争。PCI总线传输包含读、写和中止三个内容。(1) 读传输:图2 2显示了读操作的传输过程。图2 2 PCI总线读操作时序图当FRAME#有效时，读传送开始，在AD[31㑳0]上保持有效地址信号，同时C/BE上保持一个总线命令。如果总线命令为0110B(存储器读命令)，同时AD[31㑳0]的地址又在目标设备的地址范围内，该目标设备将置DEVSEL#信号有效(低电平)，然后主设备停止驱动地址总线AD[31㑳0]

【参考文献】