PCI Express总线接口板的设计与实现

接器。此次设计中将PRSNl和PRSNT2相连，这样当接口板插入到PCI Express连接器时就能进行存在检测。在此，使用+3．3 V和12 V电源，由于不使用3．3VAUX，将其连一个电容并接地。PCI Express接口部分电路，如图5所示。

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。