PEX831l提供两个串行E2PROM接口,在系统上电后读取配置信息。SPI串行E2PROM是PCI Ex—press的配置E2PROM。它主要用来控制PCI Express的性能。SPI串行E2PROM可以用来预配置片上8 KB共享缓存。MicrOWire串行E2PROM是本地配置E2PROM,它用来控制本地总线行为,并分配合适的地址范围。
本地总线部分是此次设计中的重点。PEX8311与CPLD相连的部分包括LA地址总线、LAD数据总线、LBE字节使能信号、Lw/R读写信号等。
本地总线端的数据使用的是8位数据,在这种模式下LBE1和LBE0提供地址线线[1:O]。CPLD用来控制PEX8311的读写操作和数据传送。
SRAM用于存放用户的数据和代码,为程序的运行和保存临时文件提供空间。SRAM的数据/地址线与PEX8311相连,SRAM的管理由CPLI实现。XRl6C854.是一款通用的串口通信控制器。它带有128位的FIFOs和独立的接收/发送FIFO计数器,完成最基本的串行通信功能。其数据/地址由PEX8311提供,读/写/片选由CPLD控制。RS 422收发器要求传输速率高达10 Mb/s,选择MAXII公司的M_AXl3087ECPLD如何设计实现PEX8311本地总线控制对整个功能的实现起着至关重要的作用。PEX8311通过本地总线与本地设备进行通信。它支持3种本地总线数据传输方式:单周期模式、4周期突发模式、连续突发模式。下面简要介绍如何用CPLD实现单周期模式。
图6为PEX8311的单周期读写的VHDL语言时序控制状态机设计。状态O为空闲状态,如本地总线请求信号LHOLD被置为1,则转到状态1,否则停留在状态O。状态1为总线保持状态,在此状态下应将本地总线响应信号LHOLDA置为1。如ADS信号为O且LW/R为1转到状态2;如ADS信号为l且Lw/R和BLAST都为0转到状态3,这次操作为单周期读。状态2为单周期写状态,在此状态下要置READY信号为0,以表示写数据有效,在BLAST为O时转到状态3。状态3为读写完成操作状态,当LHOLD被置为O时,表明PEX831l不再请求本地总线,转到状态O,当BLAST为0且LHOLD为1时,表明PEX8311还要进行读写数据,则转到状态1继续。
3.3 PCI Express接口板的PCB设计
PCI Express接口板的PCB设计应遵循高速信号布线设计的要求。每个信号面都应有一个完整的地平面作为参考面,这样的设计使信号走线都有最佳的电流回流途径,有效地控制串扰、EMC和信号线的阻抗,保证信号质量。PCB板上差分阻抗为100 Q±10 Q,符合PCI Express规范的要求。单端阻抗为50 Q±10 Q。PCI Express接口的物理连接由2对差分线对组成,信号线的数据传输率位2.5 Gb/s。所以必须对信号的走线进行严格的控制。从PEX8311的输出信号引脚到PCI Express接口的金手指的走线长度不能超过25.4 mm。差分线对内的2条信号线最好严格等长,公差不能超过土0.127 mm,走线途径基本相同。SRAM的频率较高,所以要注意布线的长度和路径,以保证信号的完整性。实验证明这样的PCB设计充分满足PCIExpr。ess接口信号的传输要求。
4 PCI Express接口板驱动程序及软件开发
PCI Express总线与PCI总线在软件层是完全兼容的,因此PCI Explress接口板驱动程序的开发过程与.PCI设备驱动程序的开发过程是相同的。
在Windows操作系统下,微软公司提供了DDK开发工具,同时其他公司也提供了开发工具,如VtoolsD,Driverworks,WinDriver等。用DDK进行开发,需要了解操作系统内核知识,开发难度大,周期比较长。用其他公司的开发软件,不用了解DDK的核心知识,开发驱动相对要快。其中JUNGO公司的WinDriver开发工具,在用户级(ring 3)进行核心驱动开发,时间短,并且产生的驱动程序稳定高效,支持不同的操作系统,可移植性强。用户接口函数可采用Microsoft Visual C++6.0进行开发,提供标准的动态库函数,可供VB,Vc,Delphi等工具开发的应用程序调用。用户通过用户接口函数对板卡上的资源进行调度和访问。该设计采用驱动程序开发工具WinDriver,进行相应模块的驱动程序开发,实现在 Win—dows操作系统下的安装和配置。
5 结 语
经测试,该接口板在单字读写模式下,执行程序死循环,CPU占用率80%以上,数据传送速率6 Mb/s;在突发读写模式下,执行内存块复制,CPU占用率80%以上,数据传送速率60 Mb/s;在DMA突发读写模式下,执行直接存储,CPU占用率10%,数据传送速率240 Mb/s。通过与普通PCI19054接口板的对比,PCIE。xpreSS接口板具有明显优势。这里介绍了PCI Ex-press接口板的软硬件设计。提供了PCI Express接口板设计模板,为日后军用CPCI总线功能模板向PCI-ExpreSS总线的过渡提供设计参考。