高速PCI总线接口卡的开发

F2407是TI公司推出的定点DSP处理器，是一款性价比较高的芯片。它采用高性能静态CMOS技术，供电电压为3.3V,指令周期可达25ns，片内有高达32K字的FLASH程序存储器、1.5K字的数据/程序 RAM、544字双口RAM（DARAM）和2K字的单口RAM（SARAM），可以分别扩展64K字外部程序存储器、64K字外部数据存储器和64K字I/O寻址空间；片内还集成了包括CAN控制器在内的多个外围模块及存储器，可以运用于电机及逆变电路的控制中；10位16通道的A/D转换器最小转换时间为500ns；内部自带看门狗定时器模块（WDT）和16位的串行外设接口模块（SPI）。另外，该芯片有高达40个可单独编程或复用的通用输入/输出引脚、一个串行通信接口（SCI）、一个并口和5个外部中断。目前投入市场试用的C2000系列的32位DSP芯片F2812采用的是150MHz的时钟速率，其指令周期只为6.7ns，存储器可以扩展到1M，速度更快，功能更强大。

PCI接口卡硬件总体设计如图2所示。图中，DB代表数据总线，AB代表地址总线，CB代表控制总线。

图2

PCI9052的PCI总线直接与金手指连接，局部总线与DSP之间的数据传输在双端口RAM中实现。双端口RAM采用两片CYPRESS公司的双端口RAM芯片CY7C131，组成16位存储转接电路PCI9052和CY7C131供电电压均为5V，而TMS320LF2407供电电压为3.3V,所以接口电平不匹配，需要加总线电平转换电路，这里选用16位总线传送接收器74FCT64245来实现。PCI9052的控制信号和TMS320LF2407的控制信号之间的逻辑转换用一片ALTERA公司的PFGA芯片EPM7032LC44来实现。

TMS320LF2407的外围电路可以根据需要扩展。由于TMS320LF2407内部自带32K字的FLASH程序存储器，程序调试完毕后可以烧写进去，但程序调试过程中需要频繁修改程序，所以可展一片存储器，调试程序时当作程序存储器用，程序调试完毕后再作为数据存储器用，这样既方便又实用。TMS320LF2407有一个串行通信接口和一个16位并行通信接口，串口可以做成RS485、RS232、RS422、SDI总线接口等，并行通信接口可以做成16位并行输入输出接口。

1.4 电路板制作

(1)在连线上只要将对应的引脚连在总线上就可以了。由于信号用的是反射波信号，所以驱动的信号只用了要求电压的一半，另一半靠反射来提升，所以对信号线的长度有要求：CLK信号线的长度为2500mil±100mil。如果长度不够可以画蛇行线，另外 ，CLK信号线要用地线屏蔽。

(2)PCI总线规范要求布四层线，也可以只布两层线。布两层线时，走线难度增大，要做好电源退耦。每个Vcc引脚必须有退耦电容，且容量的平均值至少为0.01μF,从引脚根部到电容焊盘的走线长度不大于250mil，线宽至少为20mil，多个引脚可以并用一个电容，并且参与共用的引脚数不受限制，但必须满足以上条件。

(3)PCI总线信号PRSNT1#的PRSNT2#中必须有一个接地。如果都不接地，系统找不到开发板。它们接地有两个用途，其一，用来表明槽位上实际存在一块板；其二，提供该板对电源要求的有关信息。表1给出了PRSNT#引脚的设备情况。

表1 PRSNT#引脚的设置情况

(4)对于不实现JTAG边界扫描的板子，必须把引脚TDI和TDO连接起来，以使扫描链不至于断开。

(5)PCI连接器上的3.3V引脚（即使实际使用中未提供电流）在母板上必须连到一起，最好连到一个3.3V的电源平面上。而且，对3.3V引脚应提供一个交流回路，这时对地去耦应符合高频信号技术的要求。为此，应在3.3V平面上均匀排列12个高速电容，容易为0.01μF。

(6)为了稳定性，局部总线除了少数有特殊要求外，所有的信号线都应加上拉电阻(5kΩ～10 kΩ)或下拉电阻（一般选150kΩ）。

(7)为防止干扰，局部总线时钟也应对地屏蔽。

(8)串行EEPROM提供PCI总线和局部总线的部分重要配置信息，EEPROM一定要选支持串行传输方式的，如NM93CS46或者与之兼容的存储器。NM93C46不支持串行读写，所以不能选取。NM93CS46的CS、SK、SDI、SDO和PE端都要接10kΩ的上拉电阻，而PRE端要接150kΩ的下拉电阻。EEPROM的配置至关重要，EEPROM配置不正确可能导致操作系统无法运行。系统启动时自动检测EEPROM的开始48拉是否全为“1”，若全为“1”，则载入PCI9052的默认配置；否则则装载EEPROM中的内容，为板卡分配资源。串行EEPROM可以通过PCI总线直接写入，也可以用编程器直接烧写。

1.5 程序调试

1.5.1 FPGA程序的开发

可编程器件的设计软件种类很多，各大器件厂家