基于PXI总线的数据传输接口设计与实现方案

基于PXI总线的数据传输接口设计与实现方案

PCI9054 是PLX 公司提供的一款PCI 专用接口芯片，它兼容PCI V2.2 的协议规范。其内部结构图如图1 所示。由图可知，PCI9054 实现的是PCI Bus 端和Local Bus端的信号转换，使得Local Bus 端不需要进行复杂的PCI 协议逻辑的设计，只需要进行简单的数据传输逻辑的设计就能实现符合PCI 协议规范的信号生成。

PCI9054 的本地端支持可编程的特点，通过两个模式选择管脚MODE[1:0]来设置LocalBus 端分别工作在C 模式、J 模式、M 模式。这样可以使得PCI9054 的Local Bus 可以挂载不同类型的其他设备。

PCI9054 芯片的正常工作电压是3.3V，而在上位机的PXI 接口中，提供了三种电压，3.3V、5V 和12V，因此PCI9054 的供电完全可以由上位机来提供。设计中，可以增加一个外部电压的接入接口，方便开发过程中的调试。

图 2 EEPROM 电路设计原理图

在 Local 端的连线方案设计中，需要注意两点：一是本地时钟的接入，本地时钟作为PCI9054 识别Local 端是否有设备的依据，若在EEPROM 的EEDI 和EEDO 没有下拉的情况下，一定要接入本地时钟，不然连接上位机后，上位机进入不了系统。二是若需要用到PCI Initiator 传输方式，则必须将LBE[3:0]#全部拉低，否则就会造成读写出现上位机死机现象。

3 接口程序设计

由于数据传输接口涉及到数字频谱仪和上位机，其程序设计也包括两个部分：一部分是数字频谱仪端的程序设计，即PCI9054 Local 端的程序设计，由于本项目中在PCI9054 的Local端挂载的是FPGA 芯片，需要在FPGA 中进行Local 端的接口逻辑程序设计;另一部分是上位机端的程序设计，主要是基于操作系统的驱动程序以及上层应用程序设计。

3.1 FPGA 程序设计

FPGA 程序的设计主要是对PCI9054 的Local 端时序逻辑进行设计。由图2 可知，在PCI9054 内部的Local 端存在三种传输方式状态机：PCI Initiator 方式、PCI Target 方式、PCIDMA 方式。因此，在对Local 端的控制进行设计时，可以用不同的状态机来匹配PCI9054的内部状态机，达到实现各种方式的数据传输。

图3 FPGA程序结构图

上述 FPGA 程序中主要包括了两个状态机的设计，一个PCI DMA 数据传输方式的状态机设计，一个是PCI 9054 内部寄存器读写操作的状态机设计。它们的状态转移图分别如图4和图5 所示。

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