隨著社會(huì)的發(fā)展，衛(wèi)星技術(shù)已廣泛應(yīng)用到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域。通訊衛(wèi)星，氣象衛(wèi)星以及遙感衛(wèi)星，科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星等與我們的生活密切相關(guān)。

　　從衛(wèi)星上高速下傳的數(shù)據(jù)由地面衛(wèi)星接收站轉(zhuǎn)發(fā)為基帶信號(hào)，通過(guò)光纜傳送至數(shù)據(jù)中心，速度可達(dá)上百兆波特率，要求系統(tǒng)正確接收，經(jīng)過(guò)同步和預(yù)處理，然后存入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，供數(shù)據(jù)中心使用。其特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)下傳速度高，數(shù)據(jù)量大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，并且要求具有差錯(cuò)控制功能。本文介紹為了滿足此要求而設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)接收和預(yù)處理，數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等部分。本文主要介紹CPLD，PCI總線結(jié)構(gòu)，總線控制器PCI9054。

　　基帶串行信號(hào)由復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，變?yōu)?位數(shù)據(jù)信號(hào)后根據(jù)編碼方式找到同步幀，并進(jìn)行預(yù)處理，然后傳到先入先出存儲(chǔ)器FIFO, 在邏輯控制下將數(shù)據(jù)送入PCI總線控制器PCI9054,由9054采用DMA突發(fā)方式傳輸至內(nèi)存，再存儲(chǔ)到RAID磁盤陣列。

　　采用復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）可大大減少?gòu)?fù)雜的控制，通過(guò)VHDL語(yǔ)言即可靈活設(shè)置控制邏輯。由于高速電路設(shè)計(jì)中的干擾問(wèn)題非常嚴(yán)重，因此要盡可能地減少線路設(shè)計(jì)，而且可大大減少布線干擾，調(diào)試和更改也非常方便，是今后邏輯控制的發(fā)展方向。在本系統(tǒng)中，CPLD不僅實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換和同步的功能，同時(shí)還用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)入FIFO以及由FIFO傳入PCI9054的傳輸控制邏輯，中斷邏輯以及主機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸通道的前端控制。

　　在總線結(jié)構(gòu)上，由于數(shù)據(jù)傳輸速度高，以往的ISA總線不能滿足要求（ISA總線傳輸速度5MB/S），必須采用更快的PCI總線結(jié)構(gòu)。它是一種獨(dú)立于處理器的總線結(jié)構(gòu)，具有32位或64位的復(fù)用的數(shù)據(jù)地址總線，總線上的設(shè)備可以以系統(tǒng)總線的速度在相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，或直接訪問(wèn)系統(tǒng)內(nèi)存，可以達(dá)到132MB/s的數(shù)據(jù)傳輸速率（64位則性能加倍）。采用PCI接口的設(shè)備必須滿足PCI接口規(guī)范V2.2標(biāo)準(zhǔn)。

　　LOCAL總線的數(shù)據(jù)寬度為32位，時(shí)鐘頻率可達(dá)到50MHZ, 并且支持?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)取功能。 9054的LOCAL總線與PCI總線之間數(shù)據(jù)傳輸有三種方式：主模式（Direct Master）、從模式（Direct Slave）、DMA方式。其內(nèi)部具有兩個(gè)DMA數(shù)據(jù)通道，雙向數(shù)據(jù)通路上各有6個(gè)FIFO進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖，可同時(shí)進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。8個(gè)32位Maibox寄存器可為雙向數(shù)據(jù)通路提供消息傳送。9054還有2個(gè)32位Doorbell寄存器，用來(lái)在PCI和Local總線上產(chǎn)生中斷。

　　用戶通過(guò)設(shè)置其內(nèi)部寄存器，即可完成各種控制功能。9054內(nèi)部寄存器的配置信息可以寫在一片串行EPROM中，在加電時(shí)9054自動(dòng)加載串行EPROM配置信息，并由PCIBIOS通過(guò)PCI總線對(duì)配置寄存器讀寫。在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸是單方向的，因此只設(shè)計(jì)PCI9504從FIFO中讀數(shù)據(jù)的情況，只用到與讀FIFO有關(guān)的信號(hào)，其中的CPLD邏輯關(guān)系如下：

　　REN平時(shí)為高電平（無(wú)效電平），當(dāng)ADS#為低（有效），BLAST為高（無(wú)效），LW/R為低（有效）時(shí)，表明9054開始了一個(gè)有效的讀數(shù)據(jù)周期，CPLD產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)REN（有效電平）給FIFO，同時(shí)作為Ready信號(hào)返回給9054，通知9054設(shè)備已準(zhǔn)備就緒。此信號(hào)持續(xù)到ADS#為高（無(wú)效）且BLAST為低（有效）時(shí)，表明9054已經(jīng)開始一個(gè)周期，此時(shí)REN信號(hào)再次變高電平（無(wú)效）。

　　本設(shè)計(jì)中采用了PCI9054的DMA工作方式，在此方式下，9054作為PCI總線的主設(shè)備，同時(shí)也是Local總線的控制者，通過(guò)設(shè)置其DMA控制器內(nèi)部的寄存器即可實(shí)現(xiàn)兩總線之間的數(shù)據(jù)傳送。

　　PCI9054的DMA傳輸過(guò)程實(shí)現(xiàn)步驟：

　?、?設(shè)置方式寄存器：設(shè)置DMA通道的傳輸方式，寄存器DMAMODE0或者DMAMODE1的位9:0-表示塊傳輸，1-表示散/聚傳輸；

　?、?設(shè)置PCI地址寄存器：設(shè)置PCI總線側(cè)的地址空間；

　?、?設(shè)置LOCAL地址寄存器：設(shè)置LOCAL總線側(cè)的地址空間；

　?、?設(shè)置傳輸計(jì)數(shù)寄存器：以字節(jié)位單位設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)量；

　?、?設(shè)置描述寄存器：設(shè)置DMA傳輸?shù)姆较颍辉谏?聚方式下，位0表示傳輸參數(shù)的加載地址，0-PCI地址，1-Local地址；位1表示傳輸鏈結(jié)束，0-未結(jié)束，1-結(jié)束。位2設(shè)置當(dāng)前塊傳輸結(jié)束后中斷；位3指示DMA的傳輸方向，0-從PCI總線到Local總線，1-從Local總線到PCI總線；高28位[31:4]表示傳輸參數(shù)表的地址指針；

　?、?設(shè)置命令/狀態(tài)寄存器：?jiǎn)?dòng)或停止DMA操作，并讀此寄存器返回DMA狀態(tài) 。

　　通過(guò)PCI9054的DMA傳輸方式，高速數(shù)據(jù)可以較容易地實(shí)現(xiàn)從PCI接口板上傳入計(jì)算機(jī)，不必考慮PCI總線接口的實(shí)現(xiàn)，從而大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)中的復(fù)雜度，加快了設(shè)計(jì)周期。

參考文獻(xiàn):

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[3]. PCI9054 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/PCI9054_1054563.html.
[4]. EPROM datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/EPROM_1128137.html.