专利名称：CompactPCI通讯板卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可广泛用于工业控制、数据传输、信号采集图像处理等 领域的通讯板卡。
背景技术：
目前市场上PCI板卡多采用中央处理器加ASIC芯片架构，ASIC芯片由 厂家独立设计开发，再交由芯片生产商加工。此种方案针对性强、集成度高 稳定性好，对于大批量用户可降低成本，但其通用性不强对于小批量产品其 开发成本过高。而独立开发的板卡则大多数采用CPU(如ARM单片机或DSP 处理芯片等)加FPGA (现场可编程门阵列)加PCI通用接口转换芯片这种 通用架构，结构简单通用性强小规模开发成本较低，但利用FPGA内部嵌入 FIFO (先入先出堆栈)不利于大数据量传输，无法提高数据传输速率，而利 用FPGA内嵌RAM逻辑关系设计相对复杂，会延长开发周期。
发明内容
本发明的目的是为克服现有通讯板卡存在硬件电路设计复杂、不易更改、 通用性不强的缺陷，提出一种结构简单通用性强的CompactPCI通讯板卡。
本发明CompactPCI通讯板卡，包括有DSP (数字信号处理器)、CPLD (大规模可编程逻辑器件)、双端口RAM、 PCI接口芯片；用DSP作为本地 端(local)中央处理器，用CPLD完成本地地址分配、总线控制和中断判优 工作，利用PCI接口转换芯片将PCI电气通讯协议转换为可供本地端器件读 取的协议；
双端口 RAM的一端数据总线与中央处理器(DSP)数据总线连接在一起；中央处理器(DSP)的地址总线和控制总线接入到CPLD，利用CPLD 完成本地总线控制、地址分配和中断判优工作；PCI接口转换芯片作为PCI 与本地端协议转换接口芯片，将PCI接口转换芯片本地端数据总线和地址总 线与双端口 RAM的另一端连接，PCI接口转换芯片本地端控制总线接入 CPLD;将PCI接口转换芯片的PCI端数据、地址和控制引脚接入PCI总线。 本CompactPCI通讯板卡，还包括有分别通过其地址总线和控制总线均接 入到CPLD的串口控制芯片、并口扩展芯片，作为可外围扩展接口以实现串、 并口扩展功能。
本发明CompactPCI通讯板卡，由于本地端和PCI端时钟信号由不同时 钟源给出无法同步，因此特采用双端口 RAM作为两路总线隔离器件，代替 传统利用FPGA内嵌FIFO的做法，使得读写地址分离避免读写冲突，完全 实现全双工通讯。采用双端口 RAM替代FIFO也便于驱动程序对本地存储器 的读写。
由PC端直接控制本地端外围接口芯片，硬件电路设计复杂、不易更改、 通用性不强，故我们采用将功能控制命令编码打包为数据包，再由DSP解码 后完成对本地端外围芯片控制的架构方式，使得硬件通用性强、功能可由软 件控制。
图1是本发明一种CompactPCI通讯板卡的结构原理框图。
具体实施例方式
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细描述。 参照图1，本发明CompactPCI通讯板卡，包括有DSP、 CPLD、双端口 RAM、 PCI接口芯片；用DSP作为本地端(local)中央处理器，用CPLD完 成本地地址分配、总线控制和中断判优工作，利用PCI接口转换芯片将PCI 电气通讯协议转换为可供本地端器件读取的协议；双端口 RAM的一端数据总线与中央处理器(DSP)数据总线连接在一 起；中央处理器(DSP)的地址总线和控制总线接入到CPLD，利用CPLD 完成本地总线控制、地址分配和中断判优工作；PCI接口转换芯片作为PCI 与本地端协议转换接口芯片，将PCI接口转换芯片本地端数据总线和地址总 线与双端口 RAM的另一端连接，PCI接口转换芯片本地端控制总线接入 CPLD;将PCI接口转换芯片的PCI端数据、地址和控制引脚接入与底板连接 用的连接器后，信号接入PCI总线；当主控PC开机后自动分配PCI总线资 源并为通讯卡加载特定驱动程序，驱动程序通过PCI总线对通讯卡进行读写 和控制，并转发应用程序的数据和执行应用程序对板卡的操作。
再次架构基础上板卡可外围扩展各种接口 。如分别通过其地址总线和控 制总线均接入到CPLD的串口控制芯片16C554、并口扩展芯片8255，作为 可外围扩展接口以实现串、并口扩展功能。
本CompactPCI通讯卡以DSP5409为本地控制核心，该处理器具有成本 低；内部整合16K字(16bit) ROM和32K字RAM，方便用户使用；最大可 扩展8M程序存贮空间，最大拥有64KI/0空间，内部集成多路全双工带缓存 串口控制器，并支持多种数据位传输格式，适应各种数据传输场合。最高 80MIPS，单步周期12.5ns，内部集成DMA控制器适合数据高速传输，有利 于适应PCI总线传输速率。
利用ALTERA公司EPM3256CPLD作为本地端总线控制器，分配各器件 物理地址，和进行中断判优。采用PLX公司接口芯片PCI9054将PCI总线数 据格式转换为本地端通用数据格式，以便本地端器件对主机发送数据读写和 处理。
由于PCI总线和本地端晶振无法同步，故我们采用IDT71321双端口RAM 作总线隔离。利用双端口 RAM使主机面对的CompactPCI卡仅是一块连续(或 分段连续)的本地端内存，将对各芯片功能控制命令编码为数据包，由本地端DSP处理器进行控制命令解码，从而完成对本地端器件功能的设定和控制。 这样处理可大大简化初期硬件电路设计难度，和后期驱动程序开发难度，有 利于提高系统的通用性、可移植性和互换性。由于数据的存储是在连续(或
分段连续)的RAM中，这样对大数据量读取可采用DMA传输方式，以提高 数据的传输速率，适应图像、音频等大数据流传输的需要。
利用FIFO通讯方式则是向固定I/O端口读写数据，数据只能顺序写出， 一旦中间有错误数据则需将整个数据包重新写入，使得在时序要求较高的系 统中对错误数据的修改变得不可能。而采用双端口 RAM的处理方式则可以 任意修改任何一个字节、字或双字的错误数据，不会影响其他数据的存储。
权利要求
1. 一种CompactPCI通讯板卡，包括有DSP、CPLD、双端口RAM、PCI接口芯片，其特征在于用DSP作为本地端中央处理器，用CPLD完成本地地址分配、总线控制和中断判优工作，利用PCI接口转换芯片将PCI电气通讯协议转换为可供本地端器件读取的协议；双端口RAM的一端数据总线与中央处理器数据总线连接在一起；中央处理器的地址总线和控制总线接入到CPLD，利用CPLD完成本地总线控制、地址分配和中断判优工作；PCI接口转换芯片作为PCI与本地端协议转换接口芯片，将PCI接口转换芯片本地端数据总线和地址总线与双端口RAM的另一端连接，PCI接口转换芯片本地端控制总线接入CPLD；将PCI接口转换芯片的PCI端数据、地址和控制引脚接入PCI总线。
2. 根据权利要求1所述的CompactPCI通讯板卡，其特征在于还包括有 分别通过其地址总线和控制总线均接入到CPLD的串口控制芯片、并口扩展 芯片，作为可外围扩展接口以实现串、并口扩展功能。
全文摘要
本发明涉及一种用于工业控制、数据传输、信号采集图像处理等领域的CompactPCI通讯板卡，包括有DSP、CPLD、双端口RAM、PCI接口芯片；用DSP作为本地端中央处理器，用CPLD完成本地地址分配、总线控制和中断判优工作，利用PCI接口转换芯片将PCI电气通讯协议转换为可供本地端器件读取的协议；双端口RAM的一端数据总线与DSP数据总线连接；DSP的地址总线和控制总线接入到CPLD，PCI接口转换芯片本地端数据总线和地址总线与双端口RAM的另一端连接，PCI接口转换芯片本地端控制总线接入CPLD；将PCI接口转换芯片的PCI端数据、地址和控制引脚接入PCI总线。结构简单、通用性强。
文档编号G06F13/40GK101452439SQ20081018761
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者强 张, 耿爱辉 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所