基于pci 总线的高速数据采集系统

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1、基于PCI总线的高速数据采集系统杨涛唐卫华阎镇中科院空间中心（北京100080）摘要：本文详细介绍了一种基于PCI总线的高速数据采集系统的原理、组成和功能以及在Windows2000环境下进行数据采集和存储的方法。该系统用于某型号卫星下行的高速数据采集。系统设计与技术的通用性可应用于其它类似的高速数据采集与处理系统中。关键词：PCI总线数据采集DMAAHigh-SpeedDataAcquisitionSystemBasedonPCIYangTaoTangWeihuaYanZhenTheCenterforSpaceScience&AppliedRes

2、earch(Beijing100080)AbstractAhigh-speeddataacquisitionsystemdesignbasedonPCIispresentedindetails.Thesystemisusedforasatellitedown-linkbasebanddataacquisition.Thedesignmethodologycanbeusedtoothersimilarsystems.KeyWordsPCIbusdataacquisitionDMA1概述PCI总线（PeripheralComponentIntercon

3、nect）是美国Intel公司首先提出，在1992年由PCISIG发布的总线规范，是一种先进的高性能局部总线，可同时支持多组外围设备。PCI总线以33MHz/66MHz的时钟频率操作，采用32/64位地址/数据复用总线，数据传输速率可高达132MB/s(33MHz/32位)，远远超过ISA总线5MB/s的速率。PCI总线的基本传输机制是突发成组传输。一个突发分组由一个地址器和一个（多个）数据期组成。PCI总线支持存储器空间和I/O空间的突发传输。在一个PCI总线系统中，如果某设备取得了总线控制权，就称其为“主设备”；而被主设备选中以进行通信的设备称

4、为“从设备”。而且，PCI总线独立于处理器，采用总线主控和同步操作，并具有极小的存取延时，是一种立足现在放眼未来的总线标准。PCI总线定义了三个物理地址空间：内存地址空间、I/O地址空间和配置地址空间。PCI总线的配置地址空间规范使PCI总线的配置更加简易和灵活。基于PCI总线的这些特性，按照PCI总线规范设计的数据采集设备能够满足高速数据采集的要求。本文介绍了一种基于PCI总线的高速数据采集系统，该系统用于某型号卫星下行的高速数据采集。由于系统设计与技术的通用性，也可将其应用于其它相似的高速数据采集与处理系统中。2高速数据采集系统硬件设计方案高速

5、数据采集系统的功能是实时采集接收机解调后的高速基带数据流。根据PCI总线的特点，我们设计了基于PCI总线的数据采集卡，并以此为基础构架了在Windows2000平台上的高速数据采集系统。2.1PCI数据采集卡的设计PCI总线采集卡的设计主要包括PCI总线控制器、高速数据缓存、高速数据接口和时序逻辑控制等功能模块。其结构如图1所示：2.2PCI总线控制器S5933简介PCI总线执行协议比较复杂，总线的接口逻辑也非常复杂，为简化电路设计和提高可靠性，许多元器件制造商推出了PCI协议控制芯片。AMCC公司的总线控制器芯片S5933就是功能很强的PCI接口

6、控制芯片，被广泛用于数据采集模板的设计，提供了一种简单的开发PCI总线设备的方法。高高速数据速高速基带数据缓存器数时序逻辑控据制接PCI总线口控制器PCI总线图1PCI总线采集卡结构图S5933是符合PCI规范2.1的32位接口芯片，它提供了三种物理总线接口：PCI总线、外接（Add-On）总线和一个可选的外部配置存储器接口，如图2所示。PCI配置寄存器的各参数值可放在配置存储器中，在系统启动初始化时下载到配置寄存器中，也可在应用程序中重新配置。S5933还包括两组内部控制寄存器：一组是PCI总线控制寄存器，另一组是Add-On总线控制寄存器，它们

7、被用于PCI总线和Add-On总线之间进行数据传送，采集数据通过Add-On总线到PCI总线。S5933有三种传输工作方式：Mailbox、FIFO和PASS-THRU。S5933内部有两个FIFO,一个FIFO的数据传送方向是从PCI总线到Add-On总线，另一个FIFO的数据传送方向相反。每一个FIFO中有8个32位寄存器，高速数据采集使用从PCI总线启动总线主控传送方式从PCI总线访问总线主控写地址寄存器(MWAR)和写传送计数器(MWTC)设置数据传输的存储地址和数据长度。图2总线控制器S5933结构图2.3高速数据缓存设计由于在PCI总线

8、控制器S5933的FIFO中只有8个32位寄存器，对于实时高速数据，可能会由于系统的延时造成数据的丢失。因此，需要对数据的