基于CPLD的单片机与PCI接口设计解决方案

用CPLD实现单片机与PCI总线接口的并行通信，电路结构简单、体积小，1片CPLD芯片足够，并且控制方便，实时性强，通信效率高。本设计方法已成功地应用于作者开发的各种数据采集系统中，用作单片机与PC104之间的并行数据通信，效果非常理想。 【基于CPLD的单片机与PCI接口设计解决方案】 在现代电子系统设计中，单片机和PCI接口的通信是关键环节，特别是在数据采集系统中。本文将深入探讨如何利用CPLD（复杂可编程逻辑器件）实现单片机与PCI总线的高效并行通信，以达到电路简洁、体积小巧、控制便捷、实时性强和通信效率高的目标。 PCI（Peripheral Component Interconnect）总线协议是高性能局部总线，适用于高速数据传输，其2.0版本工作频率可高达33MHz，能够同时连接多个外围设备。在单片机与PCI设备的通信场景中，通常将单片机与CPLD设计为主控方，PCI设备作为从设备，以简化设计并降低成本。 PCI总线协议的关键信号包括： 1. AD[31～0]：地址数据多路复用信号，帧有效时传输地址，IRDY与TRDY有效时传输数据。 2. C/BE[3～0]：总线命令与字节使能控制信号，用于指示地址中的总线命令和数据期的有效字节。 3. FRAME：帧周期信号，标识数据传输的开始和结束。 4. IRDY：主设备准备好信号，表示主设备可进行数据传输。 5. TRDY：从设备准备好信号，表示从设备准备就绪。 6. IDSEL：配置空间读写时的片选信号，对于单一PCI从设备，通常保持高电平。 CPLD在设计中起到桥梁作用，通过内部的13个8位寄存器存储PCI读写操作所需的信息。这些寄存器包括PCI地址、写入数据、总线命令、字节使能、返回数据和状态信息。简化后的PCI读写操作时序表明，一次完整的读写操作包含一个地址周期和一个数据周期。 在CPLD设计规划中，由于考虑到单片机和CPLD的处理能力以及系统成本，不支持连续数据周期的读写方式，而是专注于一次地址周期加一次数据周期的简单读写操作。这种方式对于多数应用场景来说已经足够满足需求。在实际应用中，通过CPLD的灵活配置，可以实现单片机与PCI设备之间的高效并行通信，确保数据采集系统的性能和稳定性。 总结来说，基于CPLD的单片机与PCI接口设计是一种实用的方法，它简化了硬件电路，提高了通信速度，降低了系统成本。通过理解和掌握PCI总线协议的关键信号以及CPLD的设计技巧，开发者可以设计出适应各种数据采集需求的高效接口方案。