原標題：基于PCI9656和MAXII EPM1270實現數據接收卡的應用方案

基于PCI 9656和MAX II EPM1270實現數據接收卡的應用方案

引言

在數字信號處理系統中，數據傳輸是核心環節之一，其效率直接影響整個系統的性能。PCI（Peripheral Component Interconnect）作為一種成熟的總線標準，廣泛應用于各種系統的數據傳輸中。CompactPCI標準更是結合了PCI的電氣特性和優良的機械特性，在工業環境中應用廣泛。本文將詳細介紹基于PCI 9656和MAX II EPM1270實現數據接收卡的應用方案，并詳細闡述主控芯片型號及其在設計方案中的作用。

一、主控芯片型號及其作用

1. PCI 9656

型號概述：
PCI 9656是PLX公司專為高速PCI（CompactPCI）總線應用設計的通用I/O芯片。它支持66MHz、64bit的PCI R2.2規范，并提供了兼容PICMG 2.1 R2.0規范的CompactPCI Hot Swap接口。該芯片具備出色的數據傳輸性能，能夠滿足大多數高速數字系統的需求。

功能特點：

• 高速傳輸能力：PCI 9656在PCI總線上提供了528MB/s的突發傳輸速度，在局部總線上達到264MB/s，適合高速數據傳輸應用。

• 多種數據傳輸模式：支持Direct Master、Direct Slave以及DMA（Direct Memory Access）三種功能模式下的數據傳輸。DMA模式包括常規的塊模式和集散模式，支持以DREQ#、DASK#信號請求、應答的命令模式（Demand mode），適用于實時數據傳輸。

• 豐富的數據通道：具有6條獨立的數據通道，每個通道均配備深FIFO，有效提升了總線的突發傳輸性能。

• 靈活的總線配置：局部總線支持66MHz、32bit（支持0“66MHz、8/16bit），并可根據需要配置為M模式、C模式或J模式，以適應不同的嵌入式處理器。

• 兼容性與易用性：配置寄存器與PCI 9054、PCI 9056兼容，方便原有設計的移植。

在設計方案中的作用：
PCI 9656作為數據接收卡的核心接口芯片，負責PCI總線和局部總線之間的數據傳輸。通過Direct Master和Direct Slave模式，它能夠將數據從局部總線傳輸到PCI總線或從PCI總線傳輸到局部總線。同時，通過DMA模式，PCI 9656能夠高效地實現大量數據的直接內存訪問，減輕CPU的負擔，提高數據傳輸效率。

2. MAX II EPM1270

型號概述：
MAX II EPM1270是Altera公司推出的一款高性能復雜可編程邏輯器件（CPLD）。該器件采用先進的MAX II架構，具有低功耗、高密度的特點，非常適合用于接口間的控制協議轉換和數據傳輸控制。

功能特點：

• 高密度邏輯資源：提供豐富的邏輯單元（LUTs）和I/O資源，滿足復雜邏輯控制的需求。

• 低功耗設計：相比傳統CPLD，MAX II系列在功耗方面表現出色，適用于對功耗有嚴格要求的場景。

• 易用性：支持多種編程語言和開發工具，如Quartus II軟件，方便用戶進行邏輯設計和仿真調試。

• 高性能接口：提供高速、靈活的接口，支持多種通信協議和數據傳輸模式。

在設計方案中的作用：
MAX II EPM1270在數據接收卡中作為邏輯控制模塊的核心，負責實現FIFO到PCI 9656局部總線間的數據傳輸控制。通過編程，EPM1270能夠完成復雜的數據傳輸邏輯控制，包括讀寫操作、數據校驗、中斷處理等。同時，EPM1270還負責響應PCI 9656的控制信號，確保數據傳輸的準確性和可靠性。

二、設計方案詳述

1. 系統架構

基于PCI 9656和MAX II EPM1270的數據接收卡系統架構如圖1所示。該系統主要包括以下幾個部分：

• PCI 9656接口芯片：負責PCI總線和局部總線之間的數據傳輸。

• MAX II EPM1270邏輯控制模塊：實現FIFO到PCI 9656局部總線間的數據傳輸控制。

• FIFO緩存：采用高速、低功耗的IDT 72T36135M芯片，提供數據緩存功能，以緩解數據傳輸過程中的瓶頸問題。

• 差分信號轉換模塊：使用Ti公司的LVDT386和390芯片，將差分信號轉換為單端信號，以便后續處理。

• 時鐘驅動模塊：ICS553時鐘驅動器為PCI 9656、邏輯控制模塊和FIFO提供同步時鐘信號。

• 初始化配置芯片：采用Microchip 93LC56B芯片，在系統上電時初始化PCI 9656的內部配置寄存器。

2. 數據傳輸邏輯

在數據接收卡中，數據傳輸過程主要利用PCI 9656的Direct Slave和DMA模式。具體邏輯如下：

• Direct Slave模式：用于PCI（CompactPCI）到局部總線的數據傳輸。當PCI總線上有數據需要傳輸到局部總線時，PCI 9656通過Direct Slave模式將數據寫入FIFO緩存中。同時，MAX II EPM1270監測PCI 9656的控制信號，并控制FIFO的讀寫操作，確保數據的正確傳輸。

• DMA模式：當需要傳輸大量數據時，采用DMA模式以提高傳輸效率。PCI 9656通過DMA通道直接將數據從PCI總線傳輸到局部總線的FIFO緩存中，無需CPU干預。MAX II EPM1270負責監控DMA傳輸過程，并在傳輸完成后產生中斷信號通知CPU。

3. 邏輯控制實現

在邏輯控制部分，MAX II EPM1270通過編程實現FIFO到PCI 9656局部總線間的數據傳輸控制。具體實現包括以下幾個方面：

• 初始化配置：在系統上電時，通過Microchip 93LC56B芯片初始化PCI 9656的內部配置寄存器，確保PCI 9656正常工作。

• 讀寫操作控制：MAX II EPM1270監測PCI 9656的控制信號（如ADS#、Blast#、LW/R#、Wait#、Ready#等），并根據這些信號控制FIFO的讀寫操作。在讀操作中，EPM1270從FIFO中讀取數據并準備發送給PCI 9656；在寫操作中，EPM1270將數據寫入FIFO緩存中等待PCI 9656讀取。

• 數據傳輸邏輯：根據數據傳輸需求，選擇合適的傳輸模式（如Single cycle mode、Burst-4 mode或Continuous burst mode）。在Continuous burst模式下，MAX II EPM1270能夠高效地利用局部總線帶寬，實現多數據的連續突發傳輸。

• 中斷處理：在數據傳輸過程中，如果發生異常情況（如FIFO溢出或空），MAX II EPM1270將產生中斷信號（如EOT#）通知CPU進行處理。

4. 性能優化與測試

為確保數據接收卡的性能滿足設計要求，需要進行一系列的性能優化和測試工作。具體包括以下幾個方面：

• 優化數據傳輸邏輯：通過調整數據傳輸模式和參數，優化數據傳輸效率。例如，在數據量較大的情況下，采用DMA模式以提高傳輸速度；在實時性要求較高的場景下，采用Demand mode以快速響應數據傳輸請求。

• 測試數據傳輸性能：使用專業的測試工具對數據傳輸性能進行測試，包括傳輸速率、傳輸延遲、數據完整性等指標。通過測試結果分析，找出性能瓶頸并進行優化。

• 可靠性測試：在惡劣的工作環境下進行可靠性測試，如高溫、低溫、電磁干擾等環境。通過長時間運行測試，驗證數據接收卡的穩定性和可靠性。

三、結論

基于PCI 9656和MAX II EPM1270實現的數據接收卡應用方案具有高效、可靠、易于實現等優點。通過采用高速PCI接口芯片和高性能CPLD邏輯控制模塊，該方案能夠滿足大多數高速數字系統的數據傳輸需求。同時，通過優化數據傳輸邏輯和進行嚴格的性能測試，可以確保數據接收卡的性能達到設計要求。在未來的應用中，該方案可以進一步擴展和升級，以適應更廣泛的應用場景和更高的性能要求。