一种Windows2000下连续输出数据的PCI卡
摘要：介绍PCF1536的设计原理和硬件结构；详细讨论了大容量FIFO的结构及用CPLD实现FIFO控制器；计算PCF1536工作于Windows2000操作系统下允许的最大中断延迟jb后将PCF1536应用于多路D/A转换器，指出Windows2000的中断延迟远远小于41.2毫秒。在视频输出、声呐仿真等实际应用中，经常要求计算机能根据要求稳定输出连续数据流。然而，当计算机工作于Windows2000操作系统下时，由于该操作系统是一个多任务的非实时操作系统，当它收到外部设备发来的中断时，需要延迟一定时间间隔后，才开始执行中断服务程序。这样，从计算机I／O口直接输出的数据流只能是间歇的数据流，无法提供连续数据流，不能满足实际应用的需要。
幸运的是，许多实际应用只需要低速的连续数据流。可以利用PCI总线的高速数据传输特性，在PCI接口后加入一个大容量FIFO存储器，高速的PCI数据流从FIFO存储器的输入端输入，在FIFO的输出端就能获得低速的连续数据流。这样屏蔽了Windows2000的非实时性，成功满足实际应用的需要。在图1所示的具体应用中，计算机与PCI卡之间通过PCI总线形成峰值速率达132MB／s的间歇数据流；PCI卡通过局部总线与大容量存储器之间同样是峰值速率达132MB／s的间歇数据流；最后通过多路D／A转换电路获得了速率为16MB／s的连续数据流。
图1和图2
为了便于应用，将PCI接口模块与大容量存储器结合，设计了一块能在Windows2000下以16MB／s的速率连续输出数据的PCI卡PCFl536。
1 PCFl536的工作原理
PCI卡PCFl536是一个带有1536KB FIFO的通用PCI卡；在Windows2000操作系统下，它能以16MB／s的速度连续输出数据。图2是PCFl536的结构框图，整个PCFl536包括PCI接口、大容量FIFO存储器和驱动器三个模块。
1．1 PCI接口模块
PCI接口模块由PCI9052和配置EEPROM 93LC46组成。PCI9052是PLX技术公司的产品，兼容于PCI协议 (2．1版)；它可作为PCI总线的从设备，支持32位数据；突发传输。图3是PCI9052与PCI金手指和存储器模块的连接示意图。
PCI9052与存储器有三种连接方式：数据地址复用、奴据地址非复用和ISA方式。在PCFl536中，PCI9052架用数据地址非复用方式连接FIFO存储器。其时序参见文献[1]。PCI9052与FIFO的连接信号中，ADS表示一次突发传输的开始，BLAST表示一次突发传输的结束，LAD[0：31]为32位数据，LBE[0：3]为字节有效信号。缓存后的时钟输出信号BCLKO经74LS00送回PCI9052，同时也送到FIFO。FIFO半满时发出的中断信号通过LINTl1进入PCI9052，再通过INTA发送给CPU。由于FIFO的写入不需要地址，因此PCI9052与FIFO之间没有地址连接。
1．2 存储器模块
1．2．1 存储器组织
图4
存储器模块由CPLD器件EPM7128SQCl00和四片FIFO器件AL422B组成。AL422B是AVERLOGIC公司的产品，每片AL422B包含384Kx8位DRAM，主要应用于视频输出。在现有的FIFO存储器中，AL422B具有最低的'价格／存储位比。这是PCFl536选择使用AIA22B的主要原因。AL422B的结构框图如图4所示。它能完成初始化、复位、写和读等四种操作。初始化操作发生在上电后0．1ms内，WRST和RRST保持为低电子，然后可以开始正常操作。复位操作中，WRST有效，则输入数据地址设置为0且清空输入缓存；RRST有效，则数据输出地址设置为0且将数据预取到输出缓存。当WE有效时，完成写操作，在WCK上升沿将D17～D10写入写数据寄存器；WE无效时，禁止写操作，写地址计数器保持不变。
四片AL422B通过位扩展成384K×32位的FIFO存储器，如图5所示。