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196在运载火箭系统中,串行差分通讯是常用的数据通讯方式,用于实时监测产品设备的工作状态,为系统诊断提供可靠的依据。
本文介绍一种基于PCI总线和DSP技术的数据通讯卡用于模拟产品设备状态数据通过系统接口检测通讯通路和设备性能。
1 系统总体框架设计本系统采用基于PCI总线接口,PCI总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线,支持32位或64位的总线宽度,总线频率通常是33MHz或66MHz(PCI2.0)。
工作在33MHz、32位时,理论上的最大数据传输率达到133MB/s。
PCI总线的主要优点是高性能、低成本、通用性强、使用方便灵活。
系统总体框架如图1所示。
PCI总线接口模块完成主机和PCI板卡之间PCI协议的转换、主机和板卡间数据和命令的交换。
同时PCI总线接口模块在主机的控制下,完成对整个板卡系统的复位、自举等控制功能。
主控模块为板卡系统的核心,该模块接收主机的控制命令,对主机命令进行解析,同时接收主机发送过来的数据,进行缓冲后将数据发送给并串转换和时序控制模块进行后续处理,同时主控模块将控制并串转换和时序控制模块的运行过程。
数据隔离和转换模块接收并串转换和时序控制模块输出的移位信号和数码信号,对两个信号进行隔离,并对隔离后的信号进行单端到差分的转换,使得最终的信号符合系统的要求。
2 硬件设计本系统PCI总线接口选择PCI2040作为PCI总线协议芯片,连接PCI总线和DSP,实现主机和DSP之间的通信。
同时选择EPROM 24C02为PCI2040进行在线配置,以使数据通讯卡区别于PCI总线上的其他板卡。
DSP选择TMS320VC5416作为板卡系统的主控模块,通过HPI接口与PCI2040连接,以实现与主机的实时通信。
选择光耦器件6N137作为信号隔离器件,6N137最高支持10Mbit/s的数据率,CMR高达10kV/us。
选择DS96F174实现单端信号到差分信号的转换。
板卡实现中供电将来自PCI总线所提供的5V 和3.3V 电源,为保证系统的可靠性,需对电源做隔离。
基于PCI总线和DSP的运动控制卡的设计和实现
盛刚;唐厚君
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2004(17)11
【摘要】针对数控系统的工作特点和要求,通过对TI公司新推出的DSP芯片(TMS320F2812)、FPGA芯片(EP1K50)和PCI接口芯片(PCI9052)的功能和特点的深入分析,讨论了一种基于PCI局部总线的运动控制卡的硬件实现.该卡采用DSP 和FPGA取代了控制用的单片机,充分考虑和融合了上述芯片的资源和特点,能够较好地满足数控系统对运动控制部件的实时性和控制精度的苛刻要求.
【总页数】3页(P5-6,10)
【作者】盛刚;唐厚君
【作者单位】上海交通大学电力电子专业,200240;上海交通大学电力电子专业,200240
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.5
【相关文献】
1.基于DSP的PCI总线通用6轴运动控制卡的硬件设计 [J], 高云峰;姜华
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一种基于PCI总线和DSP技术的虚拟仪器设计传统的虚拟仪器由一块基于PCI总线的直接利用A/D和D/A芯片构成的数据采集板卡和相应的软件组成，但随着计算机网络技术的迅速发展，越来越多的数据需要由计算机处理、存储和传输，由于通用计算机本身的特点，它们通常不适于进行实时性要求很高的数字信号处理，因此这种虚拟仪器不能满足现实应用对数据实时处理能力、数据传输能力以及数据管理能力所提出的越来越高的要求。
与此同时，随着数字信号处理器（DSP）性价比的不断提高，其应传统的虚拟仪器由一块基于PCI总线的直接利用A/D和D/A芯片构成的数据采集板卡和相应的软件组成，但随着计算机网络技术的迅速发展，越来越多的数据需要由计算机处理、存储和传输，由于通用计算机本身的特点，它们通常不适于进行实时性要求很高的数字信号处理，因此这种虚拟仪器不能满足现实应用对数据实时处理能力、数据传输能力以及数据管理能力所提出的越来越高的要求。
与此同时，随着数字信号处理器（DSP）性价比的不断提高，其应用领域飞速扩展，从而使基于PCI总线和DSP技术的新型虚拟仪器应运而生。
系统的基本框架笔者设计的基于PCI总线和DSP技术的虚拟仪器的基本框架如图1所示。
整个系统是基于模块化的设计理念来实现的，该系统的开发主要有以下几步：1）设计一块基于PCI总线的母板，该板上有自己定义的总线接插件，以及整个系统的逻辑控制单元和数据缓冲存储芯片；2）设计数据采集模块和数据输出模块；3）开发PCI母板的Windows驱动程序，使PC能正常识别该板卡并分配所需系统资源；4）开发系统下位机DSP数据采集模块的程序，实现对模拟信号的采集以及数据的FFT算法处理；5）开发系统上位机PC的控制软件，实现数据波形显示、端口配置、内存读写以及对仪器的控制功能。
图1 虚拟仪器系统的基本框架系统的硬件设计由图1可见，本虚拟仪器系统首先要有一块基于PCI总线的母板，该板上有自定义的总线接插件，可以插接其他基于该总线的数据采集DSP子板，此外，该板上还有整个系统的逻辑控制单元以及数据缓冲存储芯片；其他各个功能模块都基于该扩展板来实现；各个模块之间数据的存储和传输可以通过双端口RAM 来实现，我们选用Cypress公司8K×16b高速双口RAM芯片CY7C025V，因为它的时序与DSP时序相配，特别适用于DSP与PC之间大量数据的高速双向传送。
基于DSP 的PCI 通用运动控制卡的硬件设计摘要：本文提出了一种基于TMS320F2812 的PCI 总线通用运动控制卡的设计方案。
详细介绍了运动控制卡的硬件结构，并对控制卡的配置进行了深入分析，给出了具体的配置参数。
最后，介绍了板卡驱动程序的设计方法。
采用DSP 和PCI 结合的方式，实现了上下位机的高速通讯，并充分发挥了DSP 强大的运算能力和极高的处理速度，以保证控制卡对实时性和精度的苛刻要求。
1 引言随着DSP 技术的飞速发展，以其为核心的多轴运动控制卡越来越广泛的应用在运动控制系统中。
上位机只需对被控对象实施总体的控制和管理，而位置反馈信号的采集、闭环控制的计算和控制量的输出均由运动控制卡完成，这极大地提高了运算速度和控制响应速度。
本文设计的运动控制卡以TI 公司的32 位定点DSP TMS320F2812 为核心处理器，辅以运动控制器LM628，通过PCI 总线专用接口芯片PCI9052 与上位机通信，实现3 轴(可扩成多轴)伺服电机的控制，完成位置、速度控制以及直线、圆弧插补功能。
本文将对运动控制卡的硬件设计进行详细的介绍。
2 运动控制卡的硬件结构TMS320F2812 是基于TI 公司最新的C28x 内核而设计的。
与其他的处理器相比，其具有如下一些特点：采用低功耗设计，核心电压仅1.8V~1.9V，显著降低了功耗，指令周期可达6.67ns；新增了扩展控制寄存器以实现各种增强功能；多达128K×16 位的Flash 存储器，足够用于存储程序和数据变量；56 个可编程或复用的通用I/O。
LM628 是NSC 公司专为使用增量式编码器作为位置反馈的伺服机构而设计的一种芯片，其集成度高，需要外围部件少，易于调试。
主要特点如下：具有32 位位置、速度和加速度寄存器；带有16 位参数的可编程数字PID 控制器；可编程微分采样间隔；运动过程中可改变速度、预期位置和PID 控制器参数；实时可编程的主机中断。
基于DSP和PCI总线的通用数字信号处理系统
蒋彦;王建;刘亚丽
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2008(31)4
【摘要】介绍一种基于DSP和PCI总线的数字信号处理系统.该系统以PC机作为上位机运行服务器程序,以DSP作为下位机运行客户端程序高速处理数据,主机程序通过PCI总线与DSP进行数据通信,可以提供高速实时的数据处理能力.
【总页数】3页(P43-45)
【作者】蒋彦;王建;刘亚丽
【作者单位】南华大学,机械工程学院,湖南,衡阳,421001;西安理工大学,机械与精密仪器工程学院,陕西,西安,710048;西安理工大学,机械与精密仪器工程学院,陕西,西安,710048
【正文语种】中文
【中图分类】TP334
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基于DSP和PCI总线的通用数字信号处理系统在信号处理系统中普通采纳数据采集卡实现数据采集，采纳微机软件处理的办法实现数据处理，采纳PC机实现数据管理。
因为PC机的CPU 采纳的是冯?诺依曼存储器结构，并不适用于数字信号的运算，若彻低用法PC机处理数字信号不仅造成处理速度慢，影响PC机对数据的管理，还会影响信号处理系统的实时性。
因此，提出一种计划把数字信号处理部分从PC机软件中分别出来交给处理，DSP处理完毕后再把数据交还PC机举行管理。
这样充分利用DSP对数字信号高速处理的优势，提高信号处理系统的实时性和稳定性。
本文以TMS320VC5402 DSP为例，赋予解释。
1 系统的硬件设计1.1 PCI接口芯片PCI9052PCI9052是一款面对低端应用的高性能、工作在目标(从)模式的PCI接口芯片，支持PCI 2.1规范。
该芯片的局部总线可以通过编程设置为8／16／32位的(非)复用总线，且局部总线时钟与PCI总线时钟互相自立运行，便于高、低速设备的兼容，并可支持相对慢的局部总线在PCI 总线上的突发传输速率达到132 Mb／s。
同时，PCI9052提供5个本地地址空间和4个本地地址片选，基址和地址范围可由串行E2PROM编程设置。
挑选PCI9052作为PCI-DSP桥可以降低PCI总线开发的难度，增强系统的牢靠性和稳定性。
1.2 DSP的HPI通信协议TMS320VC5402 DSP具有8位的增加型HPI接口，其特地用于DSP与其他总线或CPU举行通信。
主机是通过HPI控制寄存器(H)，地址寄存器(HPIA)，数据寄存器(HPID)拜访DSP的片内RAM，从而实现与DSP通信的。
DSP只能拜访HPIC。
HPI寄存器的挑选由HCNTL[1：0]脚在PCI 总线地址有效期实现，解释如表1所示：在主机拜访DSP片内RAM过程中，主机首先按照拜访类型对HPIC寄存第1页共5页。
基于DSP与PCI的视频采集卡设计与实现黄洁【摘要】设计了一种基于DSP和PCI的视频采集卡,以MPEG-4作为视频压缩编码,很好地解决了视频采集对实时性传输的要求;在系统硬件中采用SAA7113H视频转换芯片,把采集的视频图像转化为数字信号,然后存入两块高速SRAM;同时由CPLD负责控制切换高速双SRAM,以便交替存储视频图像数据;然后用DSP TMS320VC5502作为视频图像处理器,完成对采集视频图像的MPEG-4压缩编码,并且在CPLD控制下将压缩完的数据通过PLX9054接口芯片传输到PC机总线;在系统的软件设计中采用了MPEG-4视频压缩编码算法;最后通过对系统的功能测试和稳定性测试,确保系统设计目标的实现;测试结果表明,系统各项功能和性能指标均符合设计要求.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2010(018)001【总页数】4页(P226-229)【关键词】视频采集卡;DSP;PCI;视频转换芯片;MPEG-4压缩编码【作者】黄洁【作者单位】武汉职业技术学院电子系,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】E92.TP3110 引言数字视频监控系统以其直观、方便、信息内容丰富的特点越来越受到人们的重视,已成为安全防范系统的重要组成部分。
视频采集子系统主要完成视频图像的采集和压缩,是数字化视频监控中最核心的部分,直接影响着整个监控系统性能和质量的好坏[1]。
针对新一代的视频监控系统对视频图像的质量和实时性的要求,本文设计出一种基于DSP和PCI接口的视频采集卡。
1 实现方案视频采集卡作为视频监控系统的核心部分,完成视频的采集、压缩和处理功能,其硬件由视频采集和转换模块、帧存储模块、视频处理与存储模块、CPLD逻辑控制模块和PCI接口模块组成。
视频采集和转化模块采用视频A/D转换芯片SAA7113H,将外部摄像机采集到的模拟视频图像信号转换为数字信号;然后把数字视频图像存储在两块SRAM中等待处理;DSP处理模块负责对采集的视频图像进行数据格式转换或者进行压缩编码等预处理,SDRAM和Flash作为存储器分别用来存放数据和压缩算法程序;CPLD负责整个系统的逻辑控制,包括控制视频图像的采集控制,帧的乒乓交换以及视频数据的传输控制;采用专用PCI总线接口芯片设计系统接口模块,将压缩完的视频图像数据送往PC机,进行进一步的处理分析。
基于PCI的一种高速DSP数据处理系统的开题报告1.选题背景及意义：数字信号处理技术是现代通信技术、雷达技术、物联网技术、医疗技术等领域的重要基础技术之一，其在数据采集、信号分析、信息提取等方面发挥着重要作用。
而采用基于计算机的数字信号处理系统可以使其具有更高的灵活性和可靠性，同时也提供了更多的处理资源和算法库，能够满足更加复杂的应用场景需求。
PCI总线是一种高速、稳定、可靠的数据传输方式，其在计算机领域得到了广泛应用。
结合高速DSP的处理能力和PCI总线的传输速度，可以设计出一种高速的DSP数据处理系统，用于满足一些对实时性要求较高的应用场景，如雷达信号处理、医学影像处理等领域。
2.设计思路及技术路线：本设计将采用TMS320C6416T DSP芯片作为数据处理核心，结合PCI总线，设计一个高速的DSP数据处理系统。
具体技术路线如下：（1）采用TI公司的TMS320C6416T DSP芯片作为核心处理器，该芯片主频高达1GHz，带有128位的SIMD指令集，具有极高的计算能力和数据处理能力。
（2）采用PCI接口卡与计算机连接，实现高速数据传输，提高系统的处理速度和实时性。
（3）搭建基于Windows环境的开发环境，采用Visual Studio 2017和Code Composer Studio软件进行开发，可以提高开发效率和代码稳定性。
（4）选用VC++作为编程语言，编写上位机程序，通过PCI总线向DSP芯片发送数据，同时接收DSP芯片处理后的数据并进行展示和后续处理。
3.设计内容及实现方法：系统主要分为上位机程序和DSP程序两个部分，具体内容如下：（1）DSP程序部分：①确定数据传输协议和通信接口，建立与上位机的通讯连接，实现数据传输。
②建立DSP板级支持包，并进行初始化设置，包括时钟设置、中断设置等，确保DSP芯片正确工作。
③设计一些常用的数字信号处理算法，如FFT、FIR滤波算法、差分A/D转换算法等。
2007年第9期，第40卷 通 信 技 术 Vol.40，No.09,2007 总第189期Communications Technology No.189,Totally基于PCI-X核的上位机和DSP通信的设计和实现张云雷①②，张卫杰②，彭应宁②，席泽敏①（①海军工程大学 电子工程学院，湖北 武汉 430033; ②清华大学 电子工程系，北京 100084）【摘要】文中基于PCI-X 核，在FPGA中实现了上位机和DSP的接口设计，包括对DSP的读写访问和DMA数据传输，完成了上位机对DSP的程序加载、监控和高速数据交换，为通用DSP处理板卡的总线设计提供了解决方案。
【关键词】数字信号处理器；PCI-X总线；现场可编程门阵列；PCI-X核【中图分类号】TN959.1【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2007)09-0073-03Design and Implementation of Communication Between HOSTand DSP Based on PCI-X CoreZHANG Yun-lei①②, ZHANG Wei-jie②, PENG Ying-ning② , XI Ze-min①(①Electronics Engineering College, Naval University of Engineering, Wuhan Hubei 430033, China;②Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)【Abstract】This paper describes the design of interface between HOST and DSP in FPGA based on PCI-X core, including reading/writing of DSP and data transmission by DMA, so that the HOST can load and supervise DSP and implement high-rate data exchange with DSP, which provides a solution for bus design in the general DSP processing card.【Key words】DSP；PCI-X bus；FPGA；PCI-X core0 引言当前，主流DSP的数据总线位宽已达到64 bit，传输带宽已远远高于PCI总线。
如何充分发挥DSP的总线传输能力，实现与上位机的高速数据交互，是进一步拓展通用DSP 处理板应用的难点。
PCI-X总线与传统PCI总线相比，采用了更高效率的设计方案，在相同的频率下，PCI-X总线的传输效率比PCI总线高14%～35%[1]。
文中的PCI-X接口采用FPGA加载PCI-X核实现，该方法具有设计简便灵活，便于功能扩展的优点，并且不需要设计者对PCI-X总线时序有很透彻的了解，将主要精力放在用户逻辑设计，从而缩短开发周期。
在研究TS系列DSP处理器的外部总线时序和PCI-X核工作时序的基础上，文中着重介绍了如何编程用户逻辑实现DSP访问的时序，并基于自行研制的PCI-X总线双DSP处理板，实现了上位机与TS201的通信。
1 TS系列DSP的外部总线协议TS系列DSP通过三种不同的外部总线协议[2]来实现和其他TS处理器、HOST及SDRAM等设备的通信，包括流水、慢速和专用的SDRAM协议。
流水协议是一种快速协议，它提供了对其他TS处理器和HOST的访问，慢速协议允许一些慢速设备直接挂在总线上访问，SDRAM协议是由TS 内部集成的SDRAM控制器实现的。
这里重点介绍有关HOST访问的流水协议。
上位机访问DSP时，HBRn和HBGn是最核心的控制信号。
首先由上位机向DSP总线发出HBRn信号申请DSP总线，通知该总线上所有HOST退出，并等待HBGn信号，当上位机获取总线控制权后，开始访问操作直到数据完成。
在此期间HBRn一直为低，直到上位机访问结束，DSP才将HBGn置高。
需要注意的是，在HOST访问中，写传输的流水深度为1，读传输的流水深度为4。
DSP是通过ACK信号保证与不同传输速度设备的数据交换。
如果被访问资源已经准备好，那么被访问者就置ACK信号有效，并驱动数据传输。
如果被访问资源没有准备好，那么就使ACK信号无效，访问者使访问逻辑延迟。
收稿日期：2007-05-31。
作者简介：张云雷（1981-），男，硕士研究生，主要研究方向为雷达信号处理。
732 PCI-X 核工作模式和信号说明这里的PCI-X核是第三方的软核，可以根据不同的需求编程设定其使用工作模式[3][4]，包括Target和Master模式，以及总线宽度(32 bit或64 bit)，每种工作模式通过各自的状态机控制操作并且确保和PCI-X总线操作同步。
在Target模式下，可以设置I/O和存储器的访问，包括单字读写和猝发（Burst）模式；在Master的模式下，除提供Target 模式所有功能外，还提供了4路DMA通道及其控制器。
核通过状态机来响应各种事件，状态之间的转换由各种控制信号触发。
图1给出了Target模式下核与本地用户逻辑之间的信号，具体介绍如下：图1 PCI-X核的接口信号（1）地址信号：s_bar用于区分当前访问的地址空间。
s_addr表示被访问的地址空间。
（2）数据信号：s_data_in是Target模式下的数据输入，在Target读传递过程中将数据写入PCI-X总线。
s_data_out为数据输出，在Target写传递过程中接收来自PCI-X总线的数据。
（3）控制信号：s_read是读请求信号，指示上位机通过PCI-X核从本地总线读取数据。
s_write是写请求信号，指示上位机通过PCI-X核向本地总线发送数据。
s_bytevalid[]说明在一次传输中有效的字节及其在8个字节（64 bit）中的位置。
s_response用来控制Target状态机的状态切换，完成用户逻辑与PCI-X 核的握手。
在Target模式下，PCI-X核是通过状态机来实现其传输操作的。
核响应PCI总线事件的发生或者用户的一些逻辑行为，状态机会从一个状态转到另一个状态。
其中s_response 是握手信号，当上位机通过核对板内资源或者接口资源进行访问时，PCI-X核在发出数据、地址和控制信号时，同时接收用户逻辑的回应信号s_response，这样用户逻辑可以通过编程s_response信号，来间接实现对PCI-X的状态机控制，包括插入等待状态和中止各种传输。
3 上位机和DSP通信的设计在PCI-X总线双DSP板卡设计中，PCI-X和DSP的通信采用Stratix系列的EP1S25实现。
整个设计分成多个功能模块，包括PCI-X核、本地总线、资源管理模块、中断管理模块、DMA管理模块和DSP接口模块等，如图2所示。
其中，PCI-X 核模块将PCI-X总线协议解释为本地总线，提供了DMA、寄存器和存储器访问等数据传输通道，以及中断的申请。
资源管理模块直接管理用户定义的寄存器，主机通过寄存器管理和控制板卡的运行，配置DMA和中断，并能够以单次数据访问模式通过DSP接口模块访问DSP，还提供了加载DSP的通道。
DMA管理模块直接管理DMA FIFO，控制DMA的启动、结束并实时发出中断申请。
中断管理模块可以接收DMA和DSP的中断申请，并向PCI-X 核发出请求。
DSP接口模块完成DSP与本地资源的接口协议转换，使DSP可以访问本地资源，例如写DMA FIFO等，PCI-X 总线也是最终通过DSP接口模块访问DSP。
PLL模块向FPGA提供与PCI-X总线时钟同步的倍频时钟信号，用于FPGA逻辑的工作。
在所有模块中，最重要的是资源管理模图2 接口的FPGA设计框图资源管理模块是接口控制的核心，完成对PCI-X各个模块的管理。
系统在初始化时，根据定义的Bar0和Bar1两个空间，配置PCI-X核的BAR空间。
其中，Bar0是I/O读写，对应于资源管理模块内PCI-X核寄存器和DSP寄存器，例如DMA控制寄存器，邮箱寄存器，中断寄存器和状态寄存器等，以满足用户和PCI-X核的交互需求，并为DMA和中断操作提供命令寄存器的存储。
Bar1是一个存储器映射的32 bit地址空间，可根据实际需要来调整其空间大小，这里分配了128 MB的空间。
该设计通过将DSP的内部存储空间映射到Bar1，来实现对DSP的内存的访问。
DSP接口模块包含了用户逻辑设计，定义了DSP接口信号。
为了能够以HOST方式正确访问DSP，该模块需要生成符合DSP与DSP之间的访问逻辑，关键是对HBRn、HBGn、ACK和s_response信号的监视和控制，也就是在DSP 应答条件下，通过对s_response的控制来实现核状态机s_sm 的状态切换。
对于各个模块来说，为了满足各个信号之间的时序要求，采用多级延迟，并根据时序的要求输出信号，就可以使得输出信号时序符合要求。
4 上位机和DSP通信的实现图3是采用Quartus II软件SignalTap工具（嵌入式逻辑分析仪）对有关现场信号时序的抓图。
从图3可以看出，对于读时序来说，上位机通过PCI-X总线发出DSP_HBRN7475信号总线申请，DSP 返回DSP_HBGN 信号，把总线的控制权授予上位机，实现了“握手”。
图3中的s_response 是一个关键的信号，初始时，开始置成0x001（表示idle 状态），使核处于等待状态，直到DSP 返回授权信号DSP_HBGN 以后，它被置成0x100（single 状态，单字传输），使核送出地址以及读使能信号，经过4个DSP 时钟之后，核从DSP 处读入数据。
而写时序和读时序相似，也是通过对s_response 的编程实现对状态机的控制，只是流水深度为1。
(a) 读时序(b) 写时序图3 PCI-X 核对TS201的访问时序从图3可以看出，用户逻辑编程满足了对DSP 访问的时序要求，从而实现了上位机对DSP 的存储器的读写访问。
上位机与DSP 之间的通信的应用主要包括程序加载和数据访问两个方面，具体如下：（1）程序加载。
TS 系列DSP 共有三种加载方式：Host 加载（Host Boot ），Link 加载（Link Boot ）和Flash 加载（Eboot ）。
其中，Host 加载方式的实现方法有两种：AutoDMA 方式和直接内存操作方式。
