CPCI总线在数字化电台中的设计

2 电源和地的连接
PCI2050使用的核心工作电压为+3.3V，CPCI标准机箱的底板上通过J1连接器提供满足要求的+3.3V电压，在使用时无须DC/DC转换。但根据标准设计规范，在PCI2050的电源引脚附近需要设置旁路电容。所以在印制电路板布线时，在PCI2050的所有电源引脚附近需要设置一个0.1μF的陶瓷电容器作为旁路电容。

PCI2050在两侧总线方向都支持+5V和+3.3V信号环境，它们的选择是通过对P_VCC和S_VCC引脚施加不同的电压来实现的，详细的选择方式如表1所示。

由于PCI总线为高速总线，为了避免电源和地的干扰，在印制板布线时采取单独的电源层和地层布线。但因为在设计过程中使用了+5V和+3.3V两种电源，所以在同一电源层上又为+5V和+3.3V两部分分开铺铜。

3 PCI总线一次侧的连接
数字化短波电台的嵌入式计算机模块提供了符合PCI总线规范的标准PCI信号接口，这些信号与PCI2050的第一级总线侧的信号定义完全兼容，在设计时可以将嵌入式计算机的PCI信号输出直接连接到PCI2050一次侧的相应引脚。在初始化配置空间读写时，PCI2050作为上一级PCI总线的操作对象，提供了IDSEL引脚进行器件选择，按照PCI2050使用手册，该引脚可以连接到高24位PCI总线中的任意一根。同时，为了减低地址线的容性负载，需要在该信号连线上串接一个1kΩ的电阻。
在CPCI总线设计中，将PCI2050的IDSEL引脚通过1kΩ电阻连接到了AD19引脚。同样，PCI2050在二级总线侧可以支持9个PCI器件，对于每个二级总线侧的PCI器件的IDSEL引脚，也可以经过1kΩ电阻连接到PCI2050的S_AD31-S_AD16引脚中的任意一根。


4 PCI总线二次侧的连接
PCI总线信号经过桥接，在PCI2050的二级总线侧提供了标准的次级PCI总线接口信号，它们符合PCI总线规范的定义，同CPCI底板上的相应信号的定义也是相同的。但根据CPCI规范和PCI2050手册的要求，这些信号线需要经过适当的调理后才能与相应的CPCI J1、J2连接器的对应信号连接。


① 根据CPCI规范的要求，为了减小单板上的CPCI总线的信号线分支（stub）对总线的影响，必须对总线信号进行串联电阻匹配。PCB的布线特征阻抗应设计为65Ω±10%，匹配电阻阻值为10Ω。需要加串联匹配电阻的信号包括：AD0～AD31、C/BE0#～C/BE3#、PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#、LOCK#、DEVSEL#、PERR#、SERR#、RST#以及INTA#、INTB#、INTC#、INTD#。而且，从接插件J1或J2到PCI2050相应管脚，总的信号线长度要小于63.5mm（2.5英寸）。其中，从接插件插针到串联电阻的PCB连线长度小于15.2mm（0.6英寸）。所以，对上述信号在实际中使用10Ω排阻作为端接终端电阻进行串联的匹配。

② 在CPCI总线的设计中，对于GNT#0～GNT#6、REQ#0～REQ#6和二级时钟输出SCLKOUT0～SCLKOUT6等引脚根据CPCI规范对系统卡的要求，也需要加上相应的10Ω端接终端电阻。

③ 根据规范要求，对CPCI总线接口来说，对系统卡的一些PCI信号输出需要进行上拉，且上拉电阻必须被放置在端接终端电阻靠近CPCI J1、J2连接器的一侧上。可以在设计时对PCI2050的二级总线侧的相应信号通过8.2kΩ电阻上拉。需要上拉的电阻包括：FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#、LOCK#、DEVSEL#、PERR#、SERR#、RST#、INTA#、INTB#、INTC#、INTD#、GNT#0～GNT#9、REQ#0～REQ#9等。

④ 对于二级时钟输出，PCI2050的二次侧有10个时钟输出S_CLKOUT[0..9]，这些时钟输出可以通过相关寄存器分别使能。同时，为了保证PCI2050的二级PCI总线时钟和其他时钟输出同步，应将S_CLK引脚经一个75Ω电阻反馈到S_CLKOUT9引脚，如图1所示。



图1 PCI2050的时钟连接
⑤ PCI2050提供的JTAG边界扫描接口TDI、TDO、TMS、TCLK、TRST#，这些引脚可以与CPCI规范定义的J1连接器上的相应引脚直接连接。

⑥ 对于二级总线的仲裁，PCI2050提供两种方式：外部总线仲裁和内部总线仲裁。S_CFN#引脚为选择引脚,当S_CFN#引脚为高时，使用外部总线仲裁器。这时，S_REQ#1～S_REQ#8和S_GNT#1～S_GNT#8引脚被置为高阻状态，外部仲裁器与PCI2050的连接方式如图2所示。



图2 PCI2050与外部仲裁器的连接

在PCI2050的内部总线仲裁模式中，S_CFN#引脚为低，PCI2050对外围卡通过S_REQ#0～S_REQ#8引脚提出的请求进行仲裁，然后通过S_GNT#0～S_GNT#8引脚和进行响应。PCI2050的S_REQ#0～S_REQ#8和S_GNT#0～S_GNT#8引脚分别与CPCI规范定义的CPCI J1、J2的相应引脚经过串接端接电阻和上拉后连接。


5 芯片工作模式的选