一种基于PCI‑E总线的数据传输装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于PCI-E总线的数据传输装置，属于数据同步通信技术领域。

背景技术：

在数据采集领域有多种用于采集的通讯协议，随着科技的发展，BISS-C(Bidirectional Synchronous Serial，双向同步串行接口)协议以其开放性、便捷性、高速性以及稳定性逐渐成为主流。

在已有的BISS-C协议接口卡中，与PC机进行通信的接口总线主要包括三种选择：PCI总线、ISA总线和PCI-E总线，其中传输速度较快的PCI总线和PCI-E总线被更多的作为主流计算机的外部I/O接口使用。由于BISS-C协议接口卡在高速采集过程中需要将传输过程造成的延迟降低到最小，而目前的BISS-C协议接口卡部分的采用了PCI-E总线接口，但即便如此在传输大量数据时，还会占去大量的CPU资源，从而造成控制系统延迟。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于PCI-E总线的数据传输装置，以解决现有的BISS-C协议接口卡在高速采集过程中产生控制系统延迟的问题，为此本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于PCI-E总线的数据传输装置，包括板卡控制器和DMA控制器，所述板卡控制器的第一端通过PCI-E总线与CPU连接，所述板卡控制器的第二端与所述DMA控制器的第一端连接，所述DMA控制器的第二端通过PCI-E总线与物理内存连接。

在本实用新型所述的基于PCI-E总线的数据传输装置中，所述装置还包括电源模块，所述电源模块分别与所述板卡控制器和所述DMA控制器连接。

本实用新型通过将PCI-E总线配合DMA传输的方式引入基于BISS-C协议的数据采集系统中，有效的解决了数据从板卡传输到上位机的过程中延迟较长及延迟不可控的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的基于PCI-E总线的数据传输装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的PCI-E总线的物理链路结构示意图。

图3为本实用新型实施例所述的DMA传输的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本具体实施方式提供了一种基于PCI-E总线的数据传输装置，如图1所示，包括板卡控制器1和DMA控制器2，板卡控制器1的第一端通过PCI-E总线3与CPU连接，板卡控制器1的第二端与DMA控制器2的第一端连接，DMA控制器2的第二端通过PCI-E总线3与物理内存连接。

其中，PCI-E(Peripheral Component Interconnect Express，高速外设部件互连标准)总线主要应用于数据量较大、传输速度快的图像处理和视频信号采集领域，属于高速串行点对点双通道高带宽传输的范畴，所连接的设备分配独享的通道带宽，并且不与其它设备共享总线带宽，主要支持主动电源管理、错误报告、端对端的可靠性传输、热插拔以及服务质量(QOS)等功能。

如图2所示，PCI-E总线采用“端到端的数据传送方式”，发送端和接收端中都含有TX(发送逻辑)和RX(接收逻辑)。在PCI-E总线的物理链路的一个数据通路中，由两组差分信号，共4根信号线组成。其中发送端的TX部件与接收端的RX部件使用一组差分信号连接，该链路也被称为发送端的发送链路，也是接收端的接收链路；而发送端的RX部件与接收端的TX部件使用另一组差分信号连接，该链路也被称为发送端的接收链路，也是接收端的发送链路。一个PCI-E链路可以由多个数据通路组成。高速差分信号电气规范要求其发送端串接一个电容，以进行AC耦合。该电容也被称为AC耦合电容。PCI-E链路使用差分信号进行数据传送，一个差分信号由D+和D-两根信号组成，信号接收端通过比较这两个信号的差值，判断发送端发送的是逻辑“1”还是逻辑“0”。与单端信号相比，差分信号抗干扰的能力更强，因为差分信号在布线时要求“等长”、“等宽”、“贴近”，而且在同层。因此外部干扰噪声将被“同值”而且“同时”加载到D+和D-两根信号上，其差值在理想情况下为0，对信号的逻辑值产生的影响较小，因此差分信号可以使用更高的总线频率。

另外，DMA(Direct Memory Access，直接内存存取)是一种用于快速数据交换的重要技术，它具有独立于CPU的后台批量数据传输能力，能够满足高速数据传输要求。

如图3所示，DMA传输是将数据从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作时，传输动作本身就是由DMA控制器来实行和完成，典型的例子就是移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的内存区。而这样的操作并没有让处理器工作拖延，反而可以被重新排程去处理其他的工作。

在实现DMA传输的过程中，是由DMA控制器直接掌管总线，因此，存在着一个总线控制权转移的问题。即在DMA传输前，CPU需要把总线控制权交给DMA控制器，而在结束DMA传输结束后，DMA控制器应立即把总线控制权再交回给CPU。一个完整的DMA传输过程必须经过DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束4个步骤。

下面通过具体的实施例对本实施例提供的基于PCI-E总线的数据传输装置进行具体说明。

如图1所示，本实施例采用的PCI-E 2011板卡的板卡控制器1首先向CPU请求DMA控制权，CPU向板卡控制器1授权后建立板卡控制器DMA控制器2与物理内存的直接连接，最后由DMA控制器2处理数据的传送，以实现将数据传送到软件内存空间中，这样就很大程度上减轻了CPU资源占有率，从而可以显著节省系统资源。

采用本具体实施方式提供的技术方案，通过将PCI-E总线配合DMA传输的方式引入基于BISS-C协议的数据采集系统中，有效的解决了数据从板卡传输到上位机的过程中延迟较长及延迟不可控的问题。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。