PCI (Peripheral CompONent Interconnect)總線，即外圍部件互連總線，是目前應用最廣泛的一種高速同步總線，在32位總線寬度33Mz時鐘下，其理論最大傳輸速率可達132Mbyte/s (64位總線寬度66MHz時可達到528Mbyte/s)，因此成為上述偵察接收系統中高傳輸速率、低成本PC接口的首選實現方式。目前，實現PCI總線接口的常用方法有兩種：一是采用專門的PCI橋芯片實現PCI接口，如PLX公司的PCI905X系列芯片等;二是使用可編程芯片實現PCI接口。

　　本文提出一種采用可編程片上系統(SySTem-On-Programmable-Chip,SOPC)實現偵察接收機PCI總線高速數據傳輸系統的設計方案，并采用直接存儲器訪問(DIRect Memory Access,DMA)傳輸方式來提高數據傳輸速率。

　　1 PCI總線接口方案設計

　　在PCI總線接口標準中，根據數據傳輸的發起者所在位置，PCI接口有從模式和主模式兩種工作模式。根據工作方式的不同，DMA傳輸方式可分為連續式DMA (Continuous DMA)和集散式DMA(Scatter-Gather DMA)兩種。

　　1.1 PCI模式的選擇

　　PCI總線標準中，由PC發起數據傳輸、讀/寫PCI接口卡的模式稱為從模式。這種模式只要求PCI接口設備具備PCI從設備的功能，接口邏輯相對較簡單;主模式是由PCI接口卡主動讀寫PC內存，PCI接口的邏輯相對復雜。頻繁地要求PC發起數據傳輸會占用PC的資源，為了減少PC的負擔，使其有更多的資源用于后續的數字信號處理，在偵察接收系統中，PCI接口卡的傳輸模式選擇主傳輸模式。

　　1.2 DMA傳輸方式的選擇

　　DMA是提高數據傳輸速率和微處理器使用效率的一種數據傳輸機制。連續式DMA用于實現連續數據塊的傳輸，即在一次DMA傳輸中設備端讀/寫物理地址連續變化(讀存儲器空間)或不變化(讀IO口)，PC端的物理存儲地址連續變化。集散式DMA用于實現不連續數據塊的傳輸，各傳輸數據塊的起始讀/寫地址和長度都可以不同，它采用一個寄存器鏈表存儲每個數據塊的讀/寫起始地址和長度，DMA傳輸過程中自動從該鏈表加載地址和長度信息。集散模式DMA應用靈活，其缺點是在傳輸完一個數據塊之后要重新配置DMA控制寄存器的值，速度比連續模式稍慢。在偵察接收系統中，DMA傳輸模式選擇連續式傳輸模式。

　　1.3 PCI總線DMA傳輸方案設計

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　　PCI接口總體結構框圖如圖1所示。數據輸入到乒乓RAM緩沖區，乒乓切換信號通知CPU數據準備好，CPU通過PCI橋的控制狀態寄存器判斷PC端是否備妥，如PC備妥則配置并啟動DMA控制器，DMA控制器讀口從乒乓RAM中讀數據，寫口將數據寫至PCI總線訪問端，PCI總線接口單元申請并獲得PCI總線訪問權，將數據送上PCI總線。

　　2 PCI總線接口的SOPC實現

　　SOPC是Ahera公司提出的一種靈活、高效的片上系統解決方案，它將處理器、存儲器、I/O口以及一些通用的功能模塊集成在一個PLD器件上，構成一個可編程的片上系統。利用SOPC開發偵察接收機中的PCI總線接口，具有開發周期短、系統穩定性好的優點。

　　2.1 系統實現

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　　PCI總線接口的SOPC內部結構如圖2所示。實現PCI總線DMA傳輸系統使用到4類功能模塊，分別是實現PCI橋邏輯的pci_comiler組件(pci_c ompiler)、負責數據傳輸的DMA控制器(dma)、控制整個SOPC的NiosII處理器(cpu)及其數據程序存儲器(onchip_mem)，以及SOPC和外部用戶邏輯通信的接口模塊(BA1、DMARD和datardy)，上述組件通過avalon總線連接在一起組成SOPC。

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　　PCI總線DMA傳輸系統功能模塊之間的交互過程如圖3所示，過程描述如下：

　　(1)CPU等待PC使能DMA傳輸，PC使能DMA后，執行(2);

　　(2)PC等待乒乓RAM的數據準備好信號，數據準備好后，執行(3);

　　(3) CPU將DMA的讀/寫地址和傳輸長度參數寫入DMA控制器中，使能DMA控制器，DMA控制器開始數據傳輸，即讀口通過DMARD接口從RAM中讀數，寫口將數據寫到PCI橋，PCI橋將數據送至PCI總線;

　　(4)當傳輸結束后，DMA控制器產生一個中斷(IRQ1)送CPU;

　　(5)CPU判斷傳輸是否完成，傳輸完成則通過PCI橋向PC發送中斷，并執行(1)，開始下一次DMA傳輸;

　　(6)PCI總線發生異常時，PCI橋邏輯中斷CPU,CPU查詢異常狀態，并自動從異常中恢復。