西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第1 頁(yè) 摘要 f 數(shù)據(jù)采集是測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能對(duì)于提高整 個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的性能有著重要意義。) 一 該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用新型微機(jī)總線p c i 總線解決了數(shù)據(jù)傳輸中的瓶頸問 題，并且p c i 總線支持即插即用，便于系統(tǒng)自動(dòng)分配資源，論文對(duì)p c i 總線 的接口問題進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。系統(tǒng)采用雙緩沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)連續(xù)數(shù)據(jù)采集，采 用硬件中斷保證了數(shù)據(jù)采集的速度與精度。 作者完成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程部分以及可編程邏輯器 件下載電纜線的制作。系統(tǒng)硬件部分主要包括a d 轉(zhuǎn)換、先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩存 器、控制讀寫邏輯的可編程邏輯器件和p c i 總線接口芯片$ 5 9 3 3 。軟件部分 即數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。 本數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序利用n u m e g a 公司的v t o o l s d 2 5 編寫，并由 s o f t l c e 4 0 調(diào)試。系統(tǒng)采用d m a 方式傳送數(shù)據(jù)。利用v c + + 6 0 編寫了一個(gè) 簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序來加載該驅(qū)動(dòng)程序并取得所采集的數(shù)據(jù)?？删幊踢壿嬈骷?a l t e r a 公司的m a x + p l u s 】1 編程并仿真，由所制作的并口傳輸電纜線下載到 硬件。 f 經(jīng)過努力，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件和軟件的性能均達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。 由于作者的經(jīng)驗(yàn)不足和時(shí)間的限制，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還存在一些有待于優(yōu) 化的方面，敬請(qǐng)批評(píng)指f 。) ，7 關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)暑集；p c i 總線；$ 5 9 3 3 ；a d 轉(zhuǎn)換；d m a ；v x p 、 、 y、， 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第1 i 頁(yè) a b s t r a c t d a t aa c q u i s i t i o ni st h ek e yp a r to fa ni n s p e c t i n gs y s t e m i m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo f t h ed a t aa c q u i s i t i o n s y s t e m i s i m p o r t a n tf o ri m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo ft h ew h o l e i n s p e c t i n gs y s t e m p c ib u s ，t h en e wc o m p u t e rb u si su s e db yt h ea u t h o rt os o l v et h eb o t t l e - n e c kp r o b l e m e x i s t i n gi nd a t at r a n s f e r s ，a l s ot h ep c ib u si sp l u g g i n ga n dp l a y i n gw h i c hi sc o n v e n i e n tf o rt h e o p e r a t i o ns y s t e mt oa s s i g nr e s o u r c e t h ea u t h o rd i s c u s s e st h ep c ib u si n t e r f a c ea n dd a t a t r a n s f e r sm e c h a n i s mi nd e t a i l s d o u b l e b u f f e ri sa d o p t e dt oe n s u r eg a i n i n gt h es p e e da n p r e c i s i o no f t h ed a t aa c q u i s i t i o n t h ea u t h o ra c c o m p l i s h e st h ed a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mi n c l u d i n gh a r d w a r ed e s i g n ，s o f t w a r e p r o g r a m m i n ga n dm a k i n gt h eb y t e b l a s t e rp a r a l l e lp o r td o w n l o a dc a b l eo ft h ep r o g r a m m a b l e l o g i cd e v i c et h eh a r d w a r ec o n s i s t so fa dc o n v e r t e r , f i r s ti nf i r s to u tb u f f e r s ，p r o g r a m m a b l e l o g i cd e v i c ea n dp c ib u sc o n t r o l l e rs 5 9 3 3t h es o f t w a r ec o n s i s t so fh a r d w a r ed r i v e ra n d a p p l i c a t i o np r o g r a m t i l ed r i v e ro ft h ed a t aa c q u i s i t i o ni sc o m p i l e dw i t hv t o o l s d d2 5o fn u m e g ac o r p o r a t i o n ， a n dd e b u g g e dw i t hs o f t l c e40d a t at r a n s f e ri st h r o u g hd m am o d eas i m p l ep r o g r a mi s c o m p i l e dw i t hv c + + 6 0t ol o a dt h ed r i v e r a n dr e c e i v et h ed a t as a m p l e db ya dc o n v e n e r t h ep r o g r a m m a b l el o g i cd e v i c ei sp r o g r a m m e da n ds i m u l a t e dw i t hm a x + p l u si io fa l t e r a c o r p o r a t i o n ，a n dt h ep r o g r a mi sd o w nl o a d e dt ot h ed e v i c et h r o u g hb y t e b l a s t e rp a r a l l e lp o r t d o w n l o a dc a b l e t h ep e r f o r m a n c eo ft h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r eo ft h ed a t aa c q u i s i t i o ng a i n st h ee x p e c t e d r e s u l tv , l l i c hd u et ot h eh a r dw o r ko f t h ea u t h o ra n dg u i d a n c eo fh e rt e a c h e r b e c a u s eo ft h ei n s u f f i c i e n c yo ft h ea u t h o r se x p e r i e n c ea n dt h el i m i to ft h et i m e ，t h e r e m a ) b es o m ea s p e c t so ft h ed a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mt h a tn e e do p t i m i z e d ，i ti s m yl u c kt o r e c e i v et h er e a d e r s a d v i s et h a tc a nh e l pm et od ot h ew o r kb e t t e r k e yw o r d s ：d a t aa c q u i s i t i o n ；p c ib u s ；$ 5 9 3 3 ；a d ；d m a ；v x d 一一 易 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第1 頁(yè) 第1 章緒論 1 1 論文選題背景 現(xiàn)代微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度發(fā)展及其在 電f 測(cè)量技術(shù)與儀器上的應(yīng)用，新的測(cè)試?yán)碚?、測(cè)試方法、測(cè)試領(lǐng)域以及新 的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，為測(cè)試儀器的發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力1 1 i 。從模擬儀器 到數(shù)字化儀器，再由智能儀器發(fā)展到今天的虛擬儀器，已經(jīng)完全擺脫了傳統(tǒng) 儀器獨(dú)立使用、功能單一、精度低、用戶無法改變的模式【2 】。虛擬儀器是由軟 件結(jié)合硬件實(shí)現(xiàn)的。自從“軟件就是儀器”這一口號(hào)提出后，虛擬儀器開發(fā) 廠商與研究人員就盡量減少硬件在儀器中的使用，而采用軟件替代這些硬件， 例如，數(shù)掘處理與顯示部分完全可以用軟件來實(shí)現(xiàn)。這樣不僅降低了儀器成 本，而且減少了硬件難于維護(hù)的困難。 虛擬儀器主要包括數(shù)據(jù)采集與處理及最終結(jié)果顯示三個(gè)模塊。數(shù)據(jù)采集 作為虛擬儀器的核心部分，則必須用軟件結(jié)合硬件實(shí)現(xiàn)。其性能的提高不僅 依賴j 二微機(jī)總線的性能，而且依賴于一些硬件，如a d 、采樣保持和其它一 些邏輯器件的性能，但主要是取決于a d 轉(zhuǎn)換器件的性能。 在基于p c 機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)中，首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集【3 1 ，然后才能對(duì)獲得的 數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。很多廠商推出了各種通用的數(shù)據(jù)采集卡，只需要在其前端接 感器，后端加上后繼數(shù)字信號(hào)處理部分便可使用。這些數(shù)據(jù)采集卡雖然 使辟j 方便，但價(jià)格也很高，并且也不一定滿足具體的測(cè)試過程的需要。隨著 新的微機(jī)總線技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展以及a d 轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展，為我們自行研發(fā) 高性能的數(shù)據(jù)采集卡提供了的條件。提高高速數(shù)據(jù)采集卡的性能，關(guān)鍵有兩 點(diǎn)，一是微機(jī)總線的選擇，二是在于a d 轉(zhuǎn)換芯片i 叭。 1 2 關(guān)于微機(jī)總線的發(fā)展 傳統(tǒng)的微機(jī)總線( 如i s a 、e i s a 和m c a 等) 由于帶寬的限制，已成為 制約微機(jī)性能的瓶頸，也不能滿足高速數(shù)據(jù)采集與處理的要求。i s a 只有8 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第2 頁(yè) 位和1 6 位兩檔，最高傳輸速率只有8 m b s ：e i s a 兼容i s a ，雖然能支持3 2 位數(shù)掘、3 2 位地址，速率可達(dá)3 2 m h z ，但其成本比較高，它應(yīng)用與服務(wù)器內(nèi) 較多。i b m 公司的微通道( m c ) 可以認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)總線，由于其專利的封閉性 而難以廣泛流行。 局部總線p c i ( p e r i p h e r a lc o m p o n e n ti n t e r c o n n e c t ) 即外圍設(shè)備互連的出現(xiàn) 解決了這一問題( 此外，還有另一種流行比較廣泛的局部總線v e s a ，但其 特點(diǎn)更適用于視頻顯示信號(hào)，而p c i 總線信號(hào)適用性更強(qiáng)) 。p c i 總線是3 2 位并可升級(jí)到6 4 位的獨(dú)立于c p u 的總線結(jié)構(gòu)，總線速度高達(dá)3 3 6 6 m h z ，同 步控制、猝發(fā)( b u r s t ) 傳送使得數(shù)據(jù)傳送速率高達(dá)1 3 2 m b s e c ( 3 2 位總線) 、 2 6 4 m b s e c ( 6 4 位總線) 1 5 1 。線性猝發(fā)成組數(shù)據(jù)傳輸是p c i 總線的基本傳輸機(jī) 制：。一次猝發(fā)傳輸通常由一個(gè)地址周期和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)周期組成。它解決 了總線的速度問題，為p c i 外設(shè)提供了一個(gè)高帶寬的數(shù)據(jù)通道，將外設(shè)從i 0 總線k 移下來，不需處理器的介入便可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。p c i 總線可進(jìn)行隱式仲 戡。 p c i 有三個(gè)相互獨(dú)立的物理空間：存儲(chǔ)器地址空間、i 0 地址空間和配置 地址空帕j 。配置地址空間是p c i 所特有的一個(gè)物理空間，所有的p c i 設(shè)備必 須提供配置地址空間。在橋和配置地址空間的支持下，p c i 提供了功能強(qiáng)大而 又方便靈活的配置能力。 d fp c i 總線協(xié)議非常復(fù)雜，通常采用兩種接口方案來執(zhí)行p c i 協(xié)議， 號(hào)用芯片( a m c c 公司的$ 5 9 3 x ，p l x 公司的p c i 9 0 5 2 、p c i 9 0 5 4 、p c i 9 0 5 0 等，放置于系統(tǒng)或插卡與p c i 總線之問，提供數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的接口電路) 和p c d ( a l t e r a 公司的f l e x 8 0 0 0 ( c p l d ) ，x i l i n x 的x c 3 1 0 0 a ( f p g a ) 等， 不受插專功能限制) 。利用專用芯片簡(jiǎn)單方便，使設(shè)計(jì)者不需在處理系統(tǒng)與p c i 總線接口的問題上花很多時(shí)間【6 1 。 1 3 a d 轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展 在信號(hào)的采集與處理中，必須將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這就用到了 模數(shù)( a d ) 轉(zhuǎn)換技術(shù)?，F(xiàn)在a d 芯片的最高采樣速率可達(dá)1 g s p s 以上，屬 于超高速a i d 轉(zhuǎn)換芯片。常用的超高速a d 芯片有a d 9 0 3 8 ，采樣速率 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第3 頁(yè) 3 0 0 m s p s ，分辨率8 b i t ：m a x l 0 0 ，采樣速率2 5 0 m s p s ，分辨率8 b i t 等。轉(zhuǎn) 換速牢低于6 0 m s p s 的常用高速a d 轉(zhuǎn)換芯片有a d 9 0 5 8 ，采樣速率5 0 m s p s ， 分辨率8 b i t 等。 a d 芯片采樣速率提高的同時(shí)，轉(zhuǎn)換精度也大大提高了。并且近年來興 起的一a a d 轉(zhuǎn)換技術(shù)能以較低的成本獲取高分辨率，使分辨率高達(dá)1 6 、 2 4 位。一糾d 轉(zhuǎn)換器以很低的采樣分辨率( 1 ) 位和很高的采樣速率將 模擬信號(hào)數(shù)字化，利用過采樣技術(shù)、噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)增加有效分辨 率。其內(nèi)部含有自采樣和跟蹤電路，不需外加采樣保持或跟蹤保持電路，從 而提高了采樣速率，降低了孔徑誤差。a d i 公司的a d 7 7 0 5 6 、a d 7 7 2 3 2 i 0 等為典型的1 6 位一鮒d 轉(zhuǎn)換器；典型的2 4 位芯片有a d 7 7 1 4 5 6 等【7 1 。 1 4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)技術(shù) 一般低速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過軟件查詢和中斷方式與主機(jī)交換數(shù)據(jù)，速 度較高的系統(tǒng)用d m a ( 直接存儲(chǔ)) 方式傳送數(shù)據(jù)。但是對(duì)于過高的采樣頻率， 例如兆級(jí)以上，用c p u 進(jìn)行控制數(shù)據(jù)采集是辦不到的( 系統(tǒng)i o 讀速度只有 幾百k ) ，因此高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)于系統(tǒng)c p u 必須獨(dú)立，有 姥數(shù)掘采集系統(tǒng)在采集卡上放置處理速度高的單片機(jī)( 一般用于數(shù)據(jù)分析) ， 但最終必須滿足系統(tǒng)c p u 對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和讀取的同時(shí)，采集系統(tǒng)能夠 單獨(dú)采集數(shù)據(jù)。解決的方案是先將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到系統(tǒng)外部存儲(chǔ)器，需要的時(shí)候 再通過計(jì)算機(jī)接口電路的控制送往內(nèi)存或存儲(chǔ)器如硬盤，用于數(shù)據(jù)分析、波 彤顯示及信號(hào)處理等悼i 。 存儲(chǔ)器可以選用高速f i f o 芯片或s r a m 。s r a m 為靜態(tài)存儲(chǔ)器，需要地 址澤碼，才能將數(shù)據(jù)寫入。f i f o 為先進(jìn)先出緩存器，不需要與主計(jì)算機(jī)地址 相關(guān)的地址就可以存取數(shù)據(jù)【91 0 j 。 1 5 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā) 由j ：本次設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是運(yùn)行與w i n d o w s 9 8 平臺(tái)上，所以必須丌 發(fā)w i n d o w s 下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。在w i n d o w s 平臺(tái)上，用戶如果想控制硬件中 塹：! ! q ! 旦叢壘垡耋邊悶塑堡些些壑些塹逼迫虐塑塑魚望塾猩空y 蘭望：虐塑 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第4 頁(yè) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是用來管理系統(tǒng)資源( 硬件或軟件) 的可執(zhí)行的而進(jìn)制代碼， 一般以“v x d ”為后綴名。v x d 運(yùn)行于r i n g o 級(jí)上，在內(nèi)存中的地址也是處 在操作系統(tǒng)保護(hù)空間之內(nèi)。通常用三種方法開發(fā)v x d ：d d k 、v t o o l s d 和 w d m 。 m i c r o s o f t 為丌發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序工具箱( d d k ) 。但 它提供的許多v m m 服務(wù)都使用寄存器的調(diào)用方式，使得要用3 2 位匯編代碼 編寫v x d 極不方便，因?yàn)樾枰獙?duì)w i n d 9 x 體系內(nèi)核結(jié)構(gòu)相當(dāng)了解】。 v t o o l s d 是美國(guó)v i r e os o f t w a r e 公司出品的用于w i n d o w s 虛擬設(shè)備驅(qū)動(dòng)程 序丌發(fā)的工具包，它包括一個(gè)可視化編程的v x d 代碼生成器q u i c k v x d 、 a n s i c 運(yùn)行庫(kù)、v m m v x d 服務(wù)庫(kù)、v x d 的c + + 類庫(kù)、實(shí)用工具及大量的實(shí) 例。所寫的代碼可以用v i s u a lc + + 或b o r l a n dc + + 的3 2 位c c + + 編譯器編譯。 v t o o l s d 的類庫(kù)提供了v x d 程序的類框架，絕大多數(shù)的v m m 和v x d s 的服 務(wù)都可以通過類成員函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。它還通過提供一組附加的類來簡(jiǎn)化一般的 v x d 編程任務(wù)。除了q u i c k v x d 之外，v t o o l s d 提供的工具還包括v x d l o a d 、 v x d v i e w 等。v x d l o a d 通過命令行方式加載或卸載v x d ，而v x d v i e w 則可 以給出當(dāng)前系統(tǒng)中所有已加載的v x d 的狀態(tài)信息。這兩個(gè)工具在調(diào)試v x d 的過程中起了重要作用。 1 9 9 6 年的w i n h e c 會(huì)議上，m i c r o s o f t 宣布了一種新的w i n d o w s 設(shè)備驅(qū) 動(dòng)程序模型一w i n 3 2d r i v e rm o d e l ( w d m ) ，這種設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的模型是n t 4 k e r n e lm o d ed r i v e r + p o w e rm a n a g e m e n t + p n p ，它是w i n d o w s 2 0 0 0 的核心， 驅(qū)動(dòng)程j 手的后綴名由“v x d ”改為“s y s ”。v x d 最終將被w d m 取代，因 為w i n d o w s 系列與w i n d o w sn t 最終統(tǒng)一起來，v x d 是w i n d o w s 下的設(shè)備驅(qū) 動(dòng)程序，k m d ( k e r n e lm o d e ld r i v e r ) 是w i n d o w sn t 下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序， w d m 將這兩者統(tǒng)一起來了。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第5 廈 第2 章p oi 總線概述 21p c i 總線的特點(diǎn) p c i 是先進(jìn)的高性能的局部總線，可同時(shí)支持多組外圍設(shè)備。p c i 局部總 線不受制于處理器，為中央處理器及高速外圍設(shè)備提供一座橋梁，更可控制 總線之間的數(shù)據(jù)傳輸，提高數(shù)據(jù)吞吐量。p c i 采用高度綜合化的局部總線結(jié)構(gòu)， 其優(yōu)化的設(shè)計(jì)可充分利用今日最先進(jìn)的微處理器及個(gè)人電腦科技，它可確保 電腦部件、附加卡及系統(tǒng)問的運(yùn)作可靠，并能完全兼容現(xiàn)有的i s a e i s , t v v l i c r o c h a n n e l 擴(kuò)充總線3 1 。總之，p c i 局部總線具有如下特點(diǎn)： 1 高性能 p c f 局部總線以3 3 m h z 的時(shí)鐘頻率操作，采用3 2 位數(shù)據(jù)總線，可支持多 封i 外圍祁件及附加卡。數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)1 3 2 m b s ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)i s a 總線 5 m b s 的速率。即使在3 2 位的情況下也能支持奔騰( p e n t i u r n ) 級(jí)電腦的圖形 數(shù)據(jù)傳送速率。 2 線性突發(fā)傳輸 i ，c 1 支持線性突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸模式，可確?？偩€不斷滿載數(shù)據(jù)。外圍設(shè)備 般會(huì)【“內(nèi)存某個(gè)地址順序接收數(shù)據(jù)，這種線性或順序的尋址方式，意味著 可以山某一個(gè)地址起讀寫大量數(shù)據(jù)，然后每次只需將地址自動(dòng)加l ，便可接收 數(shù)據(jù)流內(nèi)下一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。線性突發(fā)傳輸能夠更有效地運(yùn)用總線的帶寬去 傳送數(shù)據(jù)，以減少無謂的地址操作。 p cj 總線的全部讀寫傳送都可以用突發(fā)傳送。突發(fā)傳送的長(zhǎng)度由總線主設(shè) 備決定，在數(shù)據(jù)傳送丌始時(shí)，目標(biāo)得到起始地址和交易類型，但沒有傳送長(zhǎng) 度。當(dāng)j 三設(shè)備準(zhǔn)備傳送每一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，主設(shè)備通知目標(biāo)是否為最后一個(gè)數(shù) 據(jù)項(xiàng)。j 最后一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)傳送后本次數(shù)據(jù)傳送即告結(jié)束。 3 極小的存取延誤 支持p c i 的設(shè)備，存取延誤很小，能夠大幅度減少外圍設(shè)備取得總線控 制權(quán)所需的時(shí)間。 4 采用總線主控和同步操作 p c f 的總線主控和同步操作功能有利于p c i 性能的改善?？偩€主控是大多 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第6 頁(yè) 數(shù)總線部具有的功能，目的是讓任何一個(gè)具有處理能力的外圍設(shè)備暫時(shí)接管 總線，以加速執(zhí)行高吞吐量、高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。p c i 獨(dú)特的同步操作功能可保 證微處理器能夠與這些總線主控同時(shí)操作，不必等待后者的完成。 5 不受處理器限制 p c i 獨(dú)立于處理器的結(jié)構(gòu)，形成一種獨(dú)特的中間緩沖器設(shè)計(jì)方式，將中央 處理器子系統(tǒng)與外匿設(shè)備分開。用戶可隨意增添外圍設(shè)備，以擴(kuò)充電腦系統(tǒng) 而不必?fù)?dān)心在不同時(shí)鐘頻率下會(huì)導(dǎo)致性能的下降。 6 適合于各種機(jī)型 p c 【局部總線不只是為標(biāo)準(zhǔn)的桌面( 臺(tái)式) 電腦提供合理的局部總線設(shè)計(jì)， 同時(shí)也適用于便攜式電腦和服務(wù)器。 在服務(wù)器環(huán)境下，p c i 支持分級(jí)式外圍設(shè)備的特性，可使一個(gè)p c i 界面支 持一組級(jí)連p c i 局部總線：也可以使設(shè)置為多組p c i 總線的服務(wù)器增添額外 的擴(kuò)展插槽，提供更多i l o 接口，并將高帶寬與低帶寬的數(shù)據(jù)分隔開來。 7 兼容性強(qiáng) 由fp c i 的設(shè)計(jì)是要輔助現(xiàn)有的擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)，因此它與i s a 、e i s a 及 m c a 總線完全兼容。雖然現(xiàn)有電腦系統(tǒng)的插槽數(shù)目有限，但p c i 局部總線可提 供“共j 刖西槽”，以便接插一個(gè)p c i 、i s a 、e i s a 及m c a 插頭。 8 預(yù)留了發(fā)展空間 p c l 總線在開發(fā)時(shí)預(yù)留了充足的發(fā)展空間，例如，它支持6 4 位地址數(shù)據(jù) 多路復(fù)用。p c i 的6 4 位延伸設(shè)計(jì)，可將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率提高到2 6 4 m b s 。 1 1 c i 還提供了自動(dòng)配置功能，從而保證了用戶在安裝外圍卡時(shí)，不需要手 ：【：調(diào)整跨接線。 9 低成本、高效益 p c l 芯片將大量系統(tǒng)功能高度集中，節(jié)省了邏輯電路，耗用較小的電路板， 成本降低。p c i 部件采用地址數(shù)據(jù)線復(fù)用，從而使p c i 部件用以連接其它部 件的引腳數(shù)減至5 0 以下【1 4 】。 22 p c i 總線協(xié)議基礎(chǔ) 221 p c i 數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制 p c i 基本總線協(xié)議傳輸機(jī)制是猝發(fā)成組傳輸。一個(gè)猝發(fā)分組由一個(gè)地址節(jié) 拍和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)拍組成。p c i 支持存儲(chǔ)器空間和i o 空間的猝發(fā)傳輸。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第7 頁(yè) 這里的猝發(fā)傳輸是指主橋( 位于主處理機(jī)和p c i 總線指間) 可以將多個(gè)存儲(chǔ) 器寫訪問在不產(chǎn)生副作用的前提下合并為一次傳輸。一個(gè)設(shè)備通過將基址寄 存器的預(yù)取位置1 ，來表示允許預(yù)讀數(shù)據(jù)和合并寫數(shù)據(jù)。一個(gè)橋可利用初始化 時(shí)配置軟件所提供的地址范圍，來區(qū)分哪些地址空間可以合并，哪些不能合 并。當(dāng)遇到要寫的后續(xù)數(shù)據(jù)不可預(yù)取或者一個(gè)對(duì)任何范圍的讀操作時(shí)，在緩 沖器的數(shù)據(jù)合并操作必須停止并將以前的合并結(jié)果清洗。但其后的寫操作， 如果在預(yù)耿范圍內(nèi)，便可與更后面的寫操作合并，但無論如何不能與前面合 并過的數(shù)據(jù)合并1 15 1 。 只要處理機(jī)發(fā)出的一系列寫數(shù)據(jù)( 雙字) 所隱含的地址順序相同，主橋 路總是可以將它們組合成突發(fā)數(shù)據(jù)。 p c i 總線上的所有數(shù)據(jù)傳輸基本上都是由以下三條信號(hào)線控制的： f r a m e 抖：由主設(shè)備驅(qū)動(dòng)，指明一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠鹗己徒Y(jié)束。 i r d y # ：由主設(shè)備驅(qū)動(dòng)，允許插入等待周期。 t r d y # ：由從設(shè)備驅(qū)動(dòng)，允許插入等待周期。 當(dāng)數(shù)據(jù)有效時(shí)，數(shù)據(jù)資源需要無條件設(shè)置x r d y # 信號(hào)( 寫操作為i r d y # ， 讀操作為t r d y # ) 。接受方可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間發(fā)出它的x r d y # 信號(hào)。f r a m e # 信號(hào)有效后的第一個(gè)時(shí)鐘前沿是地址周期的開始，此時(shí)傳送地址信息和總線 命令。下一個(gè)時(shí)鐘前沿開始一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)周期，每逢i r d y 和t r d y # 同時(shí) 有效時(shí)，所對(duì)應(yīng)的始終前沿就使數(shù)據(jù)在主、從設(shè)備之間傳送，在此期間，可 山t 設(shè)備或從設(shè)備分別利用i r d y # $ it r d y # 的無效而插入等待周期。 一旦主設(shè)備設(shè)置了i r d y # 信號(hào)，直到當(dāng)前數(shù)據(jù)周期結(jié)束為止，主設(shè)備不 能改變i r d y # 信號(hào)和f r a m 酣信號(hào)。而一個(gè)從設(shè)備一旦設(shè)置了t r d y # 信號(hào) 或s t o p 別吉號(hào)，就不能改變d e v s e l # 、t r d y # 或s t o p # ，直到當(dāng)前的數(shù)據(jù) 周期完成。 當(dāng)鍛后一次數(shù)據(jù)傳輸時(shí)( 有時(shí)緊接地址周期之后) 主設(shè)備應(yīng)撤消f r a m e # 信號(hào)，而建立i r d y # 信號(hào)，表明主設(shè)備已做好了最后次傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備， 待到從設(shè)備發(fā)出t r d y # 1 言號(hào)后，就說明最后一次數(shù)據(jù)傳輸已完成，f r a m e # 和i r d y # 信號(hào)均撤消，接口回到了空閑狀態(tài)。 22 2p c i 編址 p c i 定義了三個(gè)物理空問：存儲(chǔ)器地址空間，i o 地址空間和配置空間。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第8 頁(yè) 這些編址是分布式的，每個(gè)設(shè)備都對(duì)自己的地址空間負(fù)責(zé)。p c i 總線支持正向 編碼和反向編碼兩種類型。存儲(chǔ)器和i o 地址空間為全3 2 位地址。在配置地 址空間，由a d 7 ：2 尋址6 4 個(gè)雙字寄存器，當(dāng)一條配置指令的地址被譯碼， i i ) s e l 有效且a d 1 ：0 = 0 0 時(shí)，設(shè)備判定是否是尋址自己的配置寄存器。如果 不是則不理會(huì)當(dāng)前操作。 字節(jié)允許用來指出哪一個(gè)字節(jié)是有效數(shù)據(jù)，在每個(gè)新的數(shù)據(jù)節(jié)拍上，可 改變字節(jié)允許位，使之對(duì)數(shù)據(jù)的有效性和有效部分進(jìn)行界定。這一功能稱為 “字節(jié)校正”。 2 3p c i 總線數(shù)據(jù)傳輸 p c i 是地址數(shù)據(jù)復(fù)用總線，每一個(gè)p c i 總線傳送由兩個(gè)節(jié)拍組成：地址 節(jié)拍和數(shù)據(jù)節(jié)拍。一個(gè)地址節(jié)拍由f r a m e # 信號(hào)從非激活狀態(tài)( 高電平) 轉(zhuǎn) 換到激活狀態(tài)( 低電平) 的周期開始。在地址節(jié)拍，總線主設(shè)備通過c b e 3 ：0 # 端發(fā)送總線命令，如果總線讀命令，緊接著地址節(jié)拍的時(shí)鐘周期叫做總線轉(zhuǎn) 換周期，在這一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，a d 3 ：0 既不被主設(shè)備驅(qū)動(dòng)也不被從設(shè)備驅(qū)動(dòng)， 以避免總線沖突。對(duì)于寫操作，就沒有總線轉(zhuǎn)換周期，總線直接從地址節(jié)拍 進(jìn)入數(shù)據(jù)節(jié)拍。 地址節(jié)拍的時(shí)間是一個(gè)p c i 時(shí)鐘周期，數(shù)據(jù)節(jié)拍取決于要傳送的數(shù)據(jù)個(gè) 數(shù)，一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)拍至少需要一個(gè)p c i 時(shí)鐘周期，在任何一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)拍都可以 插入等待周期。f r a m e # 從有效變?yōu)闊o效表示當(dāng)前正在進(jìn)行最后一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié) 拍。 總線操作結(jié)束有多種方式，通常由主設(shè)備和從設(shè)備共同撤消準(zhǔn)備信號(hào)： t r d y # 和i r d c y # ：如果從設(shè)備不能夠繼續(xù)傳送，可以設(shè)置s t o p # 信號(hào)，表 示從設(shè)備撤消與總線的連接；所尋址的從設(shè)備不存在或者d e v s e l # 信號(hào)一直 為無效狀態(tài)都可能導(dǎo)致主設(shè)備結(jié)束當(dāng)前總線操作，使f r a m e # 和i r d y # 變成 無效口q 到總線空閑狀態(tài)。 在存儲(chǔ)器指令傳送期間，所有從設(shè)備都應(yīng)檢查a d 1 ：0 1 ，并且提供所要求 的猝發(fā)順序，或在第一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)拍之后讓從設(shè)備脫離總線。所有支持猝發(fā)的 設(shè)備都要求線性出發(fā)順序。對(duì)于采用高速緩存線觸發(fā)器例外。在存儲(chǔ)器空間， 是對(duì)于a d 3 l ：2 1 譯碼得到的雙字地址進(jìn)行操作。在線性增加模式下，在每個(gè) 數(shù)據(jù)節(jié)拍后，地址增加4 個(gè)字節(jié)，直到傳送結(jié)束。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第9 頁(yè) 在存儲(chǔ)器命令期間，a d 1 ：0 1 有如下意義： a d la d o猝發(fā)順序 00線性增加 0l 高速緩存線觸發(fā)器模式 lx 保留 2 31 讀操作 當(dāng)f r a m e # 有效時(shí)，讀傳送開始，在a d 3 l ：0 1 上保持有效地址信號(hào)，同 時(shí)c b e 3 ：0 # 上保持一個(gè)總線命令。如果總線命令為叭1 0 b ( 存儲(chǔ)器命令) ， 同時(shí)a d 3 1 ：0 的地址又在目標(biāo)設(shè)備的地址范圍內(nèi)，該設(shè)備將置d e v s e l # f g 號(hào) 有效( 低電平) ，然后主設(shè)備停止驅(qū)動(dòng)a d 3 l ：0 1 ，置i r d y # 為低，表明主設(shè) 備準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)。第一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)拍產(chǎn)生于第三個(gè)時(shí)鐘周期( 第二個(gè)時(shí)鐘為 轉(zhuǎn)換周期) 。在這個(gè)數(shù)據(jù)期內(nèi)，c b e 3 ：0 信號(hào)是字節(jié)允許，以表示數(shù)據(jù)總線 的哪些字節(jié)有效。主設(shè)備在接下來的每個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿檢查t r d y # 信號(hào)， 如果t r d y # 為高電平( 無效) ，表示從設(shè)備沒有準(zhǔn)備好，主設(shè)備自動(dòng)插入等待 周期，反之，將傳送數(shù)據(jù)，完成一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)拍。當(dāng)主設(shè)備使f r a m e # 從有效變 為無效，表示當(dāng)前是最后一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)拍。 2 32 寫操作 在寫傳送中，由于地址和數(shù)據(jù)都是由主設(shè)備提供，不存在a d 3 1 ：0 切換驅(qū) 動(dòng)的問題，所以沒有轉(zhuǎn)換周期。除此之外，寫傳送和讀傳送類似，數(shù)據(jù)節(jié)拍 完成的工作是相同的。 23 3 傳送終止 總線主設(shè)備和從設(shè)備都可以終止p c i 傳送。無論什么原因引起終止，當(dāng) ：r a m e # 1 1 r d y # 都無效時(shí)所有傳送將被終止，進(jìn)入i d l e 周期。 1 總線主設(shè)備引起終止 由于某種原因，總線主控設(shè)備常常要終止一個(gè)p c i 傳送，最典型的是一 次數(shù)據(jù)傳送結(jié)束；或者由于總線上具有更高優(yōu)先級(jí)的設(shè)備請(qǐng)求占用總線而由 總線仲裁器取消當(dāng)前主設(shè)備的總線主控權(quán)( 移去了g n t # 信號(hào)) ；或者主設(shè)備發(fā) 出了f r a m e # 信號(hào)后在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有檢測(cè)到目標(biāo)設(shè)備d e v s e l g i 向應(yīng)信號(hào)， 都可能導(dǎo)致終止。 2 從設(shè)備引發(fā)的終止 從設(shè)備可以通過s t o p # 信號(hào)請(qǐng)求總線主控設(shè)備終止傳送，一旦s t o p # 信號(hào) 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 0 頁(yè) 有效，必須保持有效直到主設(shè)備置f r a m e # 無效。i r d y # 與t r d y # 之間的關(guān)系與 s 1 0 | ) # 與f r a m e # 之間的關(guān)系無差。所以，在從設(shè)備請(qǐng)求終止期間( 置s t o p # 有 效) ，數(shù)據(jù)仍可以傳送，這僅取決于當(dāng)時(shí)i r d y # i jt r d y # 的狀態(tài)。 從設(shè)備可由以下兩種原因?qū)е陆K止： 重入：從設(shè)備正處于不能傳送數(shù)據(jù)狀態(tài)而導(dǎo)致終止； 解除連接：導(dǎo)致從設(shè)備解除連接的原因有很多。例如，設(shè)備響應(yīng)速度太 慢，從設(shè)備可解除連接，讓出總線，以允許訪問更快的設(shè)備：猝發(fā)傳送中， 從設(shè)備檢測(cè)到下一個(gè)數(shù)據(jù)的地址已經(jīng)超出規(guī)定的范圍，也可能導(dǎo)致從設(shè)備解 除連接。 24 p o l 總線仲裁機(jī)制 p c l 總線主設(shè)備要求使用p c i 總線執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，它必須從p c i 總線仲 裁器請(qǐng)求使用總線。每個(gè)主設(shè)備都有各自的請(qǐng)求先r e q # 和批準(zhǔn)線g n t # 。在任 意時(shí)刻，一個(gè)或多個(gè)p c i 總線主設(shè)備可能要求使用p c i 總線，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送 到另一個(gè)p c i 設(shè)備。每個(gè)發(fā)出請(qǐng)求的主設(shè)備有效其r e q # 輸出，通知總線仲裁 器它n i 在請(qǐng)求總線?？偩€仲裁器根據(jù)系統(tǒng)指定的算法確定哪個(gè)請(qǐng)求的設(shè)備該 獲得總線使用權(quán)后，有效其g n t # 信號(hào)線。 p c i 采用隱式總線仲裁。即在當(dāng)前主設(shè)備正在執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，p c i 機(jī)理 允許總線仲裁發(fā)生。如果仲裁器決定將下一次交易的總線所有權(quán)授于某個(gè)主 設(shè)備，而不是當(dāng)前交易的主設(shè)備，它從當(dāng)前主設(shè)備取回g n t # ( 即先取得) 并 將之發(fā)給總線的下一個(gè)所有者，但是，直到當(dāng)前主設(shè)備讓總線空閑，下一個(gè) 所有者j 取得總線所有權(quán)。隱式總線仲裁不必占用p c i 總線周期，提高了總 線使用效率。但是如果在總線空閑期，就不一定采用隱式仲裁。 p cj 總線仲裁主要利用r e q # 和g n t # 兩個(gè)信號(hào)線實(shí)現(xiàn)。仲裁器可以在任何 時(shí)鐘上霄某一設(shè)備的g n t t 無效。若某一設(shè)備要利用p c i 總線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，必 須確保它的g n t # 信號(hào)在此時(shí)有效。下面給出p c i 總線仲裁的協(xié)議規(guī)則： ( 1 ) 若設(shè)置了g n t # 信號(hào)無效而f r a m e # 有效時(shí)，當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸是合法的 上i 繼續(xù)進(jìn)行下去。 ( 2 ) 若總線不處于空閑狀態(tài)，則一個(gè)設(shè)備g n t # 信號(hào)有效和另一個(gè)設(shè)備的 ( m # 信號(hào)無效之間必須有一個(gè)延遲時(shí)鐘，否則會(huì)在a d 線上和p a r 線上出現(xiàn)時(shí) 序競(jìng)爭(zhēng)。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 1 頁(yè) ( 3 ) 當(dāng)f r a m e q ：無效時(shí)，為了響應(yīng)更高優(yōu)先級(jí)主設(shè)備的服務(wù)，可以在任意 時(shí)刻設(shè)霄g n t 蚜or e q # 無效。若總線占用者在g n t 蚜i jr e q # 設(shè)置后，在處于空 閑狀念16 個(gè)p c i 時(shí)鐘后，仍未丌始數(shù)據(jù)傳輸，仲裁器允許當(dāng)前主機(jī)“打破” 這個(gè)狀念。仲裁器也可以在任意時(shí)刻移去g n t # ，以便服務(wù)于一個(gè)更高優(yōu)先級(jí) 的設(shè)備， 2 5 配置空間 為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配置，每個(gè)p c i 設(shè)備必須提供2 5 6 字節(jié)的配置空間結(jié)構(gòu)。 該空刪足具有特定記錄結(jié)構(gòu)或模型的地址空間，它又分為頭標(biāo)區(qū)和設(shè)備有關(guān) 區(qū)兩部分。設(shè)備在每個(gè)區(qū)中只實(shí)現(xiàn)必要的和與之相配的寄存器。一個(gè)設(shè)備的 配置空間不僅在系統(tǒng)自舉時(shí)可以訪問，在其它時(shí)間內(nèi)也是可以訪問的。 配置空間頭標(biāo)區(qū)占6 4 字節(jié)，每個(gè)設(shè)備都必須支持該區(qū)的寄存器分配，該 區(qū)中的備個(gè)字段用來唯一地識(shí)別設(shè)備，并使設(shè)備能以一般方法控制。設(shè)備寄 存器占6 4 2 5 5 字節(jié)之i 、日j ，因設(shè)備而異。軟件可以通過檢查p c i 總線，確定 總線j ：的設(shè)備，所以配置軟件必須讀取每個(gè)p c i 槽位上的設(shè)備供應(yīng)商識(shí)別碼。 如果讀取的位置上不存在一個(gè)設(shè)備，則從宿主總線連到p c i 橋必須準(zhǔn)確無誤 地報(bào)告池來。由于o f f f h 是一個(gè)非法的供應(yīng)商識(shí)別碼，所以宿主總線連到p c i 僑i j 以返吲一個(gè)全“l(fā) ”，作為一個(gè)設(shè)備的配置空間寄存器的讀出值，以表示 設(shè)備不存在。 所有符合p c i 要求的從設(shè)備都必須支持供應(yīng)商識(shí)別、設(shè)備識(shí)別、命令和 狀態(tài)字段、其他寄存器的實(shí)現(xiàn)是可選的，也就是可以將它們作為保留的寄存 器柬處j 犟，具體視設(shè)備的功能而定。如果一個(gè)設(shè)備支持的功能是某個(gè)寄存器 所管轄的，則它必須實(shí)現(xiàn)此寄存器，并且要符合規(guī)定的位置和功能。 設(shè)備狀態(tài)寄存器用來記錄與p c i 總線有關(guān)事件的信息。狀態(tài)寄存器的讀 操作與。般寄存器相同，寫1 到某一位可以使該位清零。 配置空問還有等待時(shí)問寄存器、內(nèi)部自檢寄存器、指定寄存器、配置空 間寄存器操作，它們完善了p c i 總線的白適應(yīng)能力，提供了友好的用戶界面。 1 ) c l 總線規(guī)范為專用設(shè)備的初始化和系統(tǒng)啟動(dòng)提供了擴(kuò)展r o m 結(jié)構(gòu)。一般 情況+ f ，p o s t 系統(tǒng)對(duì)擴(kuò)充的p c i 設(shè)備和母板上的設(shè)備同等對(duì)待，只是在處理 擴(kuò)展r o m 時(shí)有例外。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第12 頁(yè) 一二。一 第3 章p ci 總線接口芯片$ 5 9 3 3 a m c c 的$ 5 9 3 3 芯片是功能較強(qiáng)p c i 控制芯片，支持各種層次的接口環(huán) 境。在最低級(jí)別，$ 5 9 3 3 可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單的p c i 總線從設(shè)備接口。在高層 應(yīng)用，$ 5 9 3 3 可以充當(dāng)系統(tǒng)主設(shè)備接口，最大傳送速率可達(dá)1 3 2 m b s ( 3 2 位 數(shù)據(jù)總線) 1 6 - 17 1 。 31 $ 5 9 3 3 結(jié)構(gòu)概述 31 1 $ 5 9 3 3 的功能單元 閣3 1 給出了$ 5 9 3 3 內(nèi)部的主要功能模塊，它提供了三個(gè)物理總線接口： p c i 總線接口；外加總線接口和可選的n v 存儲(chǔ)器接口。數(shù)據(jù)傳送可以在p c i 總線與外加總線之間進(jìn)行，也可以在p c i 總線與n v 存儲(chǔ)器之間進(jìn)行。p c i 總線與外加總線的數(shù)據(jù)傳送可以通過信箱寄存器、f i f o 或者p a s s t h r u 通 道。使用f i f o 傳送數(shù)據(jù)，可以由硬件控制也可以由軟件控制。在本論文所設(shè) 計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采用了硬件來控制f i f o 傳送數(shù)據(jù)【l “。 312 信箱 t o si c 0 m 接口 圖3 1 $ 5 9 3 3 結(jié)構(gòu)框圖 墮壹奎墮盔蘭堡圭墮窒竺蘭垡堡塞笪j 羔亙 $ 5 9 3 3 百再函百i 再磊磊須亍二j 面麗通道，可以在軟件的控制下完成的信箱寄存器提供了一個(gè)雙向數(shù)據(jù)通道，口 以在軟仟陰瑤剝r(jià) 元批 系統(tǒng)平臺(tái)與外加設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。這些信箱可以當(dāng)作用戶命令、狀態(tài)或 命令參數(shù)寄存器使用，其用途由用戶自己定義，當(dāng)定義的信箱事件發(fā)生，可 以在p c i 總線或者外加總線產(chǎn)生中斷。 3 1 。3f if 0 在$ 5 9 3 3 的內(nèi)部有兩個(gè)獨(dú)立的f i f o 數(shù)據(jù)通道。一個(gè)是用于p c i 到外加數(shù) 據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳送( 圖3 2 ) ，另一個(gè)是用于外加總線到p c i 總線的數(shù)據(jù)傳送 ( 圖3 3 ) 。兩個(gè)f i f o 都支持f i f o 主控。每一個(gè)f i f o 都有一個(gè)地址指針和 傳送計(jì)數(shù)器以實(shí)現(xiàn)p c i 數(shù)據(jù)傳送。 凄地址寄存器讀計(jì)數(shù)器 圖3 - 2p c i 總線到外加接口的f i f o 寄存器 讀地址寄存器讀計(jì)數(shù)器 外 加 接 口 外加接口讀控制 狀態(tài)控制 圖3 - 3p c i 總線到外加接口f i f o 寄存器 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第14 頁(yè) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一一 3 14p a s s 一 i i - i r u 圖3 - 4 是p a s s ，t h r u 邏輯結(jié)構(gòu)圖。它允許p c i 傳送操作與外加接口操作 同時(shí)進(jìn)行。p a s s t h r u 方式可以獲得計(jì)高高的數(shù)據(jù)傳送速率，數(shù)據(jù)只受限于 p c i 總線和外設(shè)的速度。 p a s s t h r u 邏輯包含一個(gè)地址寄存器和兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器( 一個(gè)數(shù)據(jù)寄存 器對(duì)應(yīng)一個(gè)傳送方向) ，并為外加接口提供控相應(yīng)的制信息1 1 。 t c i 地址線 i c i 數(shù)據(jù)線 圖3 - 4p a s s t h r u 邏輯結(jié)構(gòu) 3 2 $ 5 9 3 3 引腳信號(hào)描述 圖3 5 是$ 5 9 3 3 引腳信號(hào)圖。$ 5 9 3 3 信號(hào)符合p c i 總線2 1 版，為了方便 起見，我們將$ 5 9 3 3 的信息分為三組，即p c i 接口信號(hào)、外加接1 3 信號(hào)和n v 存儲(chǔ)器接口信號(hào)。p c i 總線接口信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)p c i 接口信號(hào)相同，不再贅述。 f 面介紹外加接口信號(hào)和n v 存儲(chǔ)器接口信號(hào)。 32 1n v 存儲(chǔ)器接口信號(hào) n v 存儲(chǔ)器接口信號(hào)用于連接外部存儲(chǔ)器，它可以連接串行存儲(chǔ)器，也可 以連接并行存儲(chǔ)器，取決于用戶的選擇。n v 存儲(chǔ)器可以在系統(tǒng)初始化時(shí)下裝 p c i 寄存器的內(nèi)容，通常將相對(duì)固定的參數(shù)從n v 存儲(chǔ)器下裝，比如p c i 配置 空間的生產(chǎn)廠商和設(shè)備i d 號(hào)等。a m c c 公司提供寫n v 存儲(chǔ)器的軟件，可完 傘脫離 j 尸程序來寫n v 存儲(chǔ)器。 1 ) 串行存儲(chǔ)器接口信號(hào) 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第1 5 頁(yè) s c l ：輸入，串行時(shí)鐘輸出端。使用并行存儲(chǔ)器時(shí)，該信號(hào)被定義為讀 選通信號(hào)e r d 拌。 s d a ：漏極開路，串行地址，數(shù)據(jù)線。使用并行存儲(chǔ)器時(shí)，該信號(hào)被定義 為寫選通信號(hào)e w r # 。 s n v ：輸入，串行n v 存儲(chǔ)器選擇信號(hào)。為高，表示使用串行存儲(chǔ)器； 為低，則表示使用并行存儲(chǔ)器。 作者設(shè)計(jì)的p c i 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用的是串行n v 存儲(chǔ)器a t 2 4 c 0 2 ，容 量為2 5 6 字節(jié)，與$ 5 9 3 3 的接口如圖3 - 6 所示【2 0 1 。 塑7 s r t o d y w # 墨l o c k # 芷。囂器 s e n r 彈l 圖3 5 $ 5 9 3 3 引腳信號(hào) 2 ) 并行存儲(chǔ)器接口信號(hào) e a 1 5 ：0 】：雙向三態(tài)信號(hào)，外部存儲(chǔ)器地址信號(hào)端。 e r d # ：輸出，外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，與s c l 共用。 e w r # ：雙向三態(tài)信號(hào)，外部存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)，與e w r 共用。 e q 7 ：0 ：雙向三態(tài)信號(hào)，外部存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)總線。 纛蚤 鋈耀 霉f 黼 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第1 6 頁(yè) 圖3 - 6n v 存儲(chǔ)器與$ 5 9 3 3 的接口 3 229 i d d 總線接口信號(hào) p t a t n # ：輸出，p a s s t h r ua t t e n t i o n 信號(hào)，該信號(hào)表示一個(gè)p c i 總線 周期正在進(jìn)行，外加接n 必須寫數(shù)據(jù)到p a s s - t h r u 數(shù)據(jù)寄存 器，或從p a s s t h r u 數(shù)據(jù)寄存器中讀取數(shù)據(jù)。 p t b u r s t # ：輸出，p a s s t h r u 猝發(fā)傳送，該信號(hào)表示當(dāng)前p c i 總線操 作是猝發(fā)方式。 p t r d y # ：輸入，p a s s t h r u 準(zhǔn)備好信號(hào)，若有效，表示外加接口已準(zhǔn) 備好，可進(jìn)行