高速PCI总线接口卡的开发是一项涉及硬件电路设计与软件驱动开发的技术任务。PCI( Peripheral Component Interconnect)总线是一种高速局部总线,被广泛应用于计算机系统中以实现外围设备与主板的连接。PCI总线的传输速率随着标准的不同而变化,从最初的132MB/s(PCI1.0标准)到512MB/s(PCI2.2标准),甚至利用PCI-X技术可以达到1GB/s(PCI-X1.0标准)甚至4.3GB/s(PCI-X2.0标准)。这些高速性能使得PCI总线特别适合于高速数据吞吐量的设备。 在开发高速PCI总线接口卡时,开发者面临两个主要的方案选择。第一种方案是使用可编程逻辑器件(PLD),这种方案给予了设计者较高的灵活性,但同时也带来了复杂的PCI控制接口设计挑战和较高的成本。第二种方案是使用PCI专用芯片组,也就是桥接电路。该方案通过专用芯片实现了完整的PCI主控模块和目标模块功能,将复杂的PCI总线接口转换为更简单的用户接口,大大简化了设计工作。 针对目标设备芯片,AMCC公司和PLX公司是主要的生产商。AMCC公司提供了S5920、S5933、S5935等型号,其中S5920是目标设备芯片,而S5933和S5935则可以配置为两种设备。PLX公司以生产目标设备芯片著称,如PCI9030等。本设计中选择了PLX公司的PCI9052作为目标设备芯片,它支持异步运行的PCI总线和局部总线,局部总线时钟频率范围为0~40MHz,这有利于不同速度设备的兼容。 在硬件设计方面,PCI9052芯片是一个符合PCI2.1规范的32位接口芯片,它允许局部总线快速转换到PCI总线上。PCI9052内部集成有64字节写FIFO和32字节读FIFO,支持高性能的突发式数据传输和连续的单周期操作,这在高速数据传输中是非常重要的特性。 为了处理通过PCI9052从PCI总线到局部总线的数据传输和命令响应,本设计中选用了TI公司C2000系列的16位DSP芯片TMS320LF2407。该芯片具有高性能静态CMOS技术,低供电电压和高速指令周期,内部集成有FLASH程序存储器、RAM以及多种外围模块,可扩展外部存储器和I/O寻址空间。特别是其集成的CAN控制器和10位16通道的A/D转换器,能够满足电机及逆变电路控制的需求。 在软件驱动开发方面,开发者需要编写适用于选定硬件的驱动程序,这些驱动程序负责管理PCI总线接口卡与计算机系统之间数据的传输和通信。驱动程序的开发需要深入了解PCI总线协议以及硬件规范,确保数据传输的正确性和效率。在开发过程中,设计者应该关注硬件与软件之间的接口,确保驱动程序能够正确地与硬件通信,并且处理好中断和DMA(直接内存访问)操作以最大化数据吞吐量。 在开发高速PCI总线接口卡过程中,设计者需要注意硬件电路的稳定性和信号完整性,尤其是在高速传输的环境下,信号反射、串扰和电磁干扰等问题都可能影响信号的质量。因此,在设计PCB(印刷电路板)时,要采用多层板设计,并合理布局和布线,同时选择恰当的高速电路设计技术以保证信号的完整性和可靠性。 总结来说,高速PCI总线接口卡的开发不仅要求开发者具备扎实的硬件电路设计知识,还需要对驱动程序开发和PCI总线协议有深刻理解。此外,还需关注细节,比如电路板设计的物理布局和布线,以及选择适当的高速电路设计技术,确保整个系统的稳定性和高性能。通过这样的系统性开发过程,才能设计出满足高速数据传输需求的PCI接口卡。
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