一种基于Compact PCI总线的数据采集系统设计

制寄存器HS_CSR用来记录 板卡插拔状态并控制指示灯状态。HS_CSR的定义表1所示。

当板卡插入时，HS_CSR[3]被置为1，点亮蓝灯，PCI9054置HS­­_CSR[7]为1，激活ENUM#信号引起中断，直到设备驱动程序被安装后，中断被清除，HS_CSR[3]被置为0，熄灭蓝灯。当板卡拔出时，HS_CSR[6]被置为1，激活ENUM#信号引起中断，主机卸载驱动程序后，HS_CSR[3]被置为1，点亮蓝灯，表明板卡可以安全地被拔出。

　　3.2 热插拔电源管理

CPCI规范中用于热插拔控制的信号主要有：BD_SEL#，HEALTHY和PCI_RST#。CPCI总线的接插件J1的插针分为长针、中长针和 短针。长针是电源和地信号，中长针是PCI总线信号，短针是BD_SEL#和IDSEL。当板卡插入时，电源信号最先接触，将PCI总线信号预充电至 1V，这是为了减小热插拔过程中对PCI总线信号的冲击，然后是PCI总线信连接，最后是BD_SEL#信号连接，BD_SEL#有效表示板卡已经插好， 可以上电工作。卡拔出过程正好相反。HEALTHY#是反映板卡电源状态是否良好的信号。PCI­_RST#是主机复位信号，它和HEALTHY#信号共 同作用，控制PCI局部总线的复位信号。

LTC1646是Linear公司针对CPCI接口推出的热插拔电源管理芯片。LTC1646需要外接两个N沟道晶体管作为开关控制3.3V和5V电 源对板卡的供电。LTC1646的OFF/ON#管脚与BD_SEL#相连，当BD_SEL#为低时，晶体管导通，3.3V和5V电源按一定速率上电。 PWRGD#与HEALTHY#连接，当板卡电源在容差范围内时，此信号为低。PCI_RST#与LTC1646的RESETIN#管脚相连，它与 HEALTHY信号进行或运算得到输出信号RESETOUT#，此信号与PCI9054的RST#管脚相连作为CPCI板卡的复位信号。LTC1646提 供一个输出管脚PRECHARGE，它与PCI9054的总线信号相连接，在板卡插入和拔出的过程中，对总线信号进行预充电。需要预充电的信号需要经过 10kΩ的电阻上拉至预充电电压(1V±10%)。

4 软件接口

由于工业现场外设种类多，采集到的信号特性各异，如果硬件系统内部程序固定为一种模式，必定不能达到最佳传输效果。而硬件板卡在交付使用后，再修改其内部程序便十分麻烦，所以本系统给应用程序开发人员提供了软件接口，使得对硬件配置的修改不需要通过仿真器，而可以直接在应用程序界面下修改。

对硬件工作参数的修改是通过中断方式实现的。自定义一个16位控制寄存器User_CSR，其高4位用作命令字，低12位用作控制字。当应用程序通过 PCI总线向User_CSR写入数据时，CPLD通过译码逻辑向F2812的外部中断管脚XINT2发出中断信号，F2812响应中断后，读取 User_CSR的值，根据其命令字判断需要修改的是哪种参数，再根据其控制字得到新的参数值，将其写入相应的寄存器，即可完成修改。由于篇幅所限，仅以修改SCIA的设置为例，说明具体实现方法。User_CSR对SCIA修改的定义如下：

　　表2 User_CSR的部分定义

通过该接口可修改的硬件配置有SCI的波特率、收发FIFO的触发级别和各采集通道占用双口RAM空间的大小。

5 结束语

本设计以TMS320F2812作为数据采集系统的控制核心，满足了系统的实时性要求，又节省了外设资源，提高了系统的性价比。把 Compact PCI总线应用到采集系统中，使系统具有了带电插拔的能力，提高了整个系统的可靠性，更能适应工业工作环境的需要。本文的创新点是结合了 Compact PCI总线和DSP芯片的优势，大大提高了系统的可靠性和实时性，同时又给应用程序开发人员提供了良好的接口，方便了硬件工作参数的修改，提高了系统的灵活性。