基于pci 總線的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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1、基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)楊濤唐衛(wèi)華閻鎮(zhèn)中科院空間中心（北京100080）摘要：本文詳細(xì)介紹了一種基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理、組成和功能以及在Windows2000環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲的方法。該系統(tǒng)用于某型號衛(wèi)星下行的高速數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)設(shè)計(jì)與技術(shù)的通用性可應(yīng)用于其它類似的高速數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中。關(guān)鍵詞：PCI總線數(shù)據(jù)采集DMAAHigh-SpeedDataAcquisitionSystemBasedonPCIYangTaoTangWeihuaYanZhenTheCenterforSpaceScience&AppliedRes

2、earch(Beijing100080)AbstractAhigh-speeddataacquisitionsystemdesignbasedonPCIispresentedindetails.Thesystemisusedforasatellitedown-linkbasebanddataacquisition.Thedesignmethodologycanbeusedtoothersimilarsystems.KeyWordsPCIbusdataacquisitionDMA1概述PCI總線（PeripheralComponentIntercon

3、nect）是美國Intel公司首先提出，在1992年由PCISIG發(fā)布的總線規(guī)范，是一種先進(jìn)的高性能局部總線，可同時(shí)支持多組外圍設(shè)備。PCI總線以33MHz/66MHz的時(shí)鐘頻率操作，采用32/64位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線，數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)132MB/s(33MHz/32位)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過ISA總線5MB/s的速率。PCI總線的基本傳輸機(jī)制是突發(fā)成組傳輸。一個(gè)突發(fā)分組由一個(gè)地址器和一個(gè)（多個(gè)）數(shù)據(jù)期組成。PCI總線支持存儲器空間和I/O空間的突發(fā)傳輸。在一個(gè)PCI總線系統(tǒng)中，如果某設(shè)備取得了總線控制權(quán)，就稱其為“主設(shè)備”；而被主設(shè)備選中以進(jìn)行通信的設(shè)備稱

4、為“從設(shè)備”。而且，PCI總線獨(dú)立于處理器，采用總線主控和同步操作，并具有極小的存取延時(shí)，是一種立足現(xiàn)在放眼未來的總線標(biāo)準(zhǔn)。PCI總線定義了三個(gè)物理地址空間：內(nèi)存地址空間、I/O地址空間和配置地址空間。PCI總線的配置地址空間規(guī)范使PCI總線的配置更加簡易和靈活。基于PCI總線的這些特性，按照PCI總線規(guī)范設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠滿足高速數(shù)據(jù)采集的要求。本文介紹了一種基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于某型號衛(wèi)星下行的高速數(shù)據(jù)采集。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)與技術(shù)的通用性，也可將其應(yīng)用于其它相似的高速數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中。2高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案高速

5、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能是實(shí)時(shí)采集接收機(jī)解調(diào)后的高速基帶數(shù)據(jù)流。根據(jù)PCI總線的特點(diǎn)，我們設(shè)計(jì)了基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)架了在Windows2000平臺上的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。2.1PCI數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì)PCI總線采集卡的設(shè)計(jì)主要包括PCI總線控制器、高速數(shù)據(jù)緩存、高速數(shù)據(jù)接口和時(shí)序邏輯控制等功能模塊。其結(jié)構(gòu)如圖1所示：2.2PCI總線控制器S5933簡介PCI總線執(zhí)行協(xié)議比較復(fù)雜，總線的接口邏輯也非常復(fù)雜，為簡化電路設(shè)計(jì)和提高可靠性，許多元器件制造商推出了PCI協(xié)議控制芯片。AMCC公司的總線控制器芯片S5933就是功能很強(qiáng)的PCI接口

6、控制芯片，被廣泛用于數(shù)據(jù)采集模板的設(shè)計(jì)，提供了一種簡單的開發(fā)PCI總線設(shè)備的方法。高高速數(shù)據(jù)速高速基帶數(shù)據(jù)緩存器數(shù)時(shí)序邏輯控?fù)?jù)制接PCI總線口控制器PCI總線圖1PCI總線采集卡結(jié)構(gòu)圖S5933是符合PCI規(guī)范2.1的32位接口芯片，它提供了三種物理總線接口：PCI總線、外接（Add-On）總線和一個(gè)可選的外部配置存儲器接口，如圖2所示。PCI配置寄存器的各參數(shù)值可放在配置存儲器中，在系統(tǒng)啟動初始化時(shí)下載到配置寄存器中，也可在應(yīng)用程序中重新配置。S5933還包括兩組內(nèi)部控制寄存器：一組是PCI總線控制寄存器，另一組是Add-On總線控制寄存器，它們

7、被用于PCI總線和Add-On總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，采集數(shù)據(jù)通過Add-On總線到PCI總線。S5933有三種傳輸工作方式：Mailbox、FIFO和PASS-THRU。S5933內(nèi)部有兩個(gè)FIFO,一個(gè)FIFO的數(shù)據(jù)傳送方向是從PCI總線到Add-On總線，另一個(gè)FIFO的數(shù)據(jù)傳送方向相反。每一個(gè)FIFO中有8個(gè)32位寄存器，高速數(shù)據(jù)采集使用從PCI總線啟動總線主控傳送方式從PCI總線訪問總線主控寫地址寄存器(MWAR)和寫傳送計(jì)數(shù)器(MWTC)設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇鎯Φ刂泛蛿?shù)據(jù)長度。圖2總線控制器S5933結(jié)構(gòu)圖2.3高速數(shù)據(jù)緩存設(shè)計(jì)由于在PCI總線

8、控制器S5933的FIFO中只有8個(gè)32位寄存器，對于實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)，可能會由于系統(tǒng)的延時(shí)造成數(shù)據(jù)的丟失。因此，需要對數(shù)據(jù)的