專利名稱：CompactPCI通訊板卡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可廣泛用于工業(yè)控制、數(shù)據(jù)傳輸、信號采集圖像處理等 領域的通訊板卡。
背景技術：
目前市場上PCI板卡多采用中央處理器加ASIC芯片架構，ASIC芯片由 廠家獨立設計開發(fā)，再交由芯片生產商加工。此種方案針對性強、集成度高 穩(wěn)定性好，對于大批量用戶可降低成本，但其通用性不強對于小批量產品其 開發(fā)成本過高。而獨立開發(fā)的板卡則大多數(shù)采用CPU(如ARM單片機或DSP 處理芯片等)加FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)加PCI通用接口轉換芯片這種 通用架構，結構簡單通用性強小規(guī)模開發(fā)成本較低，但利用FPGA內部嵌入 FIFO (先入先出堆棧)不利于大數(shù)據(jù)量傳輸，無法提高數(shù)據(jù)傳輸速率，而利 用FPGA內嵌RAM邏輯關系設計相對復雜，會延長開發(fā)周期。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有通訊板卡存在硬件電路設計復雜、不易更改、 通用性不強的缺陷，提出一種結構簡單通用性強的CompactPCI通訊板卡。
本發(fā)明CompactPCI通訊板卡，包括有DSP (數(shù)字信號處理器)、CPLD (大規(guī)模可編程邏輯器件)、雙端口RAM、 PCI接口芯片；用DSP作為本地 端(local)中央處理器，用CPLD完成本地地址分配、總線控制和中斷判優(yōu) 工作，利用PCI接口轉換芯片將PCI電氣通訊協(xié)議轉換為可供本地端器件讀 取的協(xié)議；
雙端口 RAM的一端數(shù)據(jù)總線與中央處理器(DSP)數(shù)據(jù)總線連接在一起；中央處理器(DSP)的地址總線和控制總線接入到CPLD，利用CPLD 完成本地總線控制、地址分配和中斷判優(yōu)工作；PCI接口轉換芯片作為PCI 與本地端協(xié)議轉換接口芯片，將PCI接口轉換芯片本地端數(shù)據(jù)總線和地址總 線與雙端口 RAM的另一端連接，PCI接口轉換芯片本地端控制總線接入 CPLD;將PCI接口轉換芯片的PCI端數(shù)據(jù)、地址和控制引腳接入PCI總線。 本CompactPCI通訊板卡，還包括有分別通過其地址總線和控制總線均接 入到CPLD的串口控制芯片、并口擴展芯片，作為可外圍擴展接口以實現(xiàn)串、 并口擴展功能。
本發(fā)明CompactPCI通訊板卡，由于本地端和PCI端時鐘信號由不同時 鐘源給出無法同步，因此特采用雙端口 RAM作為兩路總線隔離器件，代替 傳統(tǒng)利用FPGA內嵌FIFO的做法，使得讀寫地址分離避免讀寫沖突，完全 實現(xiàn)全雙工通訊。采用雙端口 RAM替代FIFO也便于驅動程序對本地存儲器 的讀寫。
由PC端直接控制本地端外圍接口芯片，硬件電路設計復雜、不易更改、 通用性不強，故我們采用將功能控制命令編碼打包為數(shù)據(jù)包，再由DSP解碼 后完成對本地端外圍芯片控制的架構方式，使得硬件通用性強、功能可由軟 件控制。


圖1是本發(fā)明一種CompactPCI通訊板卡的結構原理框圖。
具體實施例方式
以下結合附圖給出的實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。 參照圖1，本發(fā)明CompactPCI通訊板卡，包括有DSP、 CPLD、雙端口 RAM、 PCI接口芯片；用DSP作為本地端(local)中央處理器，用CPLD完 成本地地址分配、總線控制和中斷判優(yōu)工作，利用PCI接口轉換芯片將PCI 電氣通訊協(xié)議轉換為可供本地端器件讀取的協(xié)議；雙端口 RAM的一端數(shù)據(jù)總線與中央處理器(DSP)數(shù)據(jù)總線連接在一 起；中央處理器(DSP)的地址總線和控制總線接入到CPLD，利用CPLD 完成本地總線控制、地址分配和中斷判優(yōu)工作；PCI接口轉換芯片作為PCI 與本地端協(xié)議轉換接口芯片，將PCI接口轉換芯片本地端數(shù)據(jù)總線和地址總 線與雙端口 RAM的另一端連接，PCI接口轉換芯片本地端控制總線接入 CPLD;將PCI接口轉換芯片的PCI端數(shù)據(jù)、地址和控制引腳接入與底板連接 用的連接器后，信號接入PCI總線；當主控PC開機后自動分配PCI總線資 源并為通訊卡加載特定驅動程序，驅動程序通過PCI總線對通訊卡進行讀寫 和控制，并轉發(fā)應用程序的數(shù)據(jù)和執(zhí)行應用程序對板卡的操作。
再次架構基礎上板卡可外圍擴展各種接口 。如分別通過其地址總線和控 制總線均接入到CPLD的串口控制芯片16C554、并口擴展芯片8255，作為 可外圍擴展接口以實現(xiàn)串、并口擴展功能。
本CompactPCI通訊卡以DSP5409為本地控制核心，該處理器具有成本 低；內部整合16K字(16bit) ROM和32K字RAM，方便用戶使用；最大可 擴展8M程序存貯空間，最大擁有64KI/0空間，內部集成多路全雙工帶緩存 串口控制器，并支持多種數(shù)據(jù)位傳輸格式，適應各種數(shù)據(jù)傳輸場合。最高 80MIPS，單步周期12.5ns，內部集成DMA控制器適合數(shù)據(jù)高速傳輸，有利 于適應PCI總線傳輸速率。
利用ALTERA公司EPM3256CPLD作為本地端總線控制器，分配各器件 物理地址，和進行中斷判優(yōu)。采用PLX公司接口芯片PCI9054將PCI總線數(shù) 據(jù)格式轉換為本地端通用數(shù)據(jù)格式，以便本地端器件對主機發(fā)送數(shù)據(jù)讀寫和 處理。
由于PCI總線和本地端晶振無法同步，故我們采用IDT71321雙端口RAM 作總線隔離。利用雙端口 RAM使主機面對的CompactPCI卡僅是一塊連續(xù)(或 分段連續(xù))的本地端內存，將對各芯片功能控制命令編碼為數(shù)據(jù)包，由本地端DSP處理器進行控制命令解碼，從而完成對本地端器件功能的設定和控制。 這樣處理可大大簡化初期硬件電路設計難度，和后期驅動程序開發(fā)難度，有 利于提高系統(tǒng)的通用性、可移植性和互換性。由于數(shù)據(jù)的存儲是在連續(xù)(或
分段連續(xù))的RAM中，這樣對大數(shù)據(jù)量讀取可采用DMA傳輸方式，以提高 數(shù)據(jù)的傳輸速率，適應圖像、音頻等大數(shù)據(jù)流傳輸?shù)男枰?br> 利用FIFO通訊方式則是向固定I/O端口讀寫數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)只能順序寫出， 一旦中間有錯誤數(shù)據(jù)則需將整個數(shù)據(jù)包重新寫入，使得在時序要求較高的系 統(tǒng)中對錯誤數(shù)據(jù)的修改變得不可能。而采用雙端口 RAM的處理方式則可以 任意修改任何一個字節(jié)、字或雙字的錯誤數(shù)據(jù)，不會影響其他數(shù)據(jù)的存儲。
權利要求
1. 一種CompactPCI通訊板卡，包括有DSP、CPLD、雙端口RAM、PCI接口芯片，其特征在于用DSP作為本地端中央處理器，用CPLD完成本地地址分配、總線控制和中斷判優(yōu)工作，利用PCI接口轉換芯片將PCI電氣通訊協(xié)議轉換為可供本地端器件讀取的協(xié)議；雙端口RAM的一端數(shù)據(jù)總線與中央處理器數(shù)據(jù)總線連接在一起；中央處理器的地址總線和控制總線接入到CPLD，利用CPLD完成本地總線控制、地址分配和中斷判優(yōu)工作；PCI接口轉換芯片作為PCI與本地端協(xié)議轉換接口芯片，將PCI接口轉換芯片本地端數(shù)據(jù)總線和地址總線與雙端口RAM的另一端連接，PCI接口轉換芯片本地端控制總線接入CPLD；將PCI接口轉換芯片的PCI端數(shù)據(jù)、地址和控制引腳接入PCI總線。
2. 根據(jù)權利要求1所述的CompactPCI通訊板卡，其特征在于還包括有 分別通過其地址總線和控制總線均接入到CPLD的串口控制芯片、并口擴展 芯片，作為可外圍擴展接口以實現(xiàn)串、并口擴展功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)控制、數(shù)據(jù)傳輸、信號采集圖像處理等領域的CompactPCI通訊板卡，包括有DSP、CPLD、雙端口RAM、PCI接口芯片；用DSP作為本地端中央處理器，用CPLD完成本地地址分配、總線控制和中斷判優(yōu)工作，利用PCI接口轉換芯片將PCI電氣通訊協(xié)議轉換為可供本地端器件讀取的協(xié)議；雙端口RAM的一端數(shù)據(jù)總線與DSP數(shù)據(jù)總線連接；DSP的地址總線和控制總線接入到CPLD，PCI接口轉換芯片本地端數(shù)據(jù)總線和地址總線與雙端口RAM的另一端連接，PCI接口轉換芯片本地端控制總線接入CPLD；將PCI接口轉換芯片的PCI端數(shù)據(jù)、地址和控制引腳接入PCI總線。結構簡單、通用性強。
文檔編號G06F13/40GK101452439SQ20081018761
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權日2008年12月29日
發(fā)明者強 張, 耿愛輝 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所