2 系統(tǒng)控制邏輯的實(shí)現(xiàn)
由于CPLD器件掉電后可保存芯片內(nèi)部程序，無(wú)須煩瑣的重復(fù)燒寫(xiě)，因此本設(shè)計(jì)采用Altera公司的CPLD器件，作為PCI接口芯片及存儲(chǔ)芯片的邏輯控制?？紤]到需要使用局部地址/數(shù)據(jù)各16根線，控制信號(hào)線22根，還要為數(shù)據(jù)采集電路預(yù)留些I/O引腳，最后決定采用144腳TQFP封裝的EPM3128。

在本系統(tǒng)中，EPM3128的主要功能是實(shí)現(xiàn)PCI Local端的地址譯碼、DSPLocal端對(duì)各個(gè)DRAM控制的地址譯碼、對(duì)板上功能選擇開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行譯碼，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)功能的配置以及對(duì)各芯片的控制信號(hào)進(jìn)行邏輯譯碼。所有的譯碼工作都通過(guò)VHDL編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。綜合和編譯工作是在Altera公司的QuartusII集成編譯環(huán)境中完成的。

3 數(shù)據(jù)采集電路的實(shí)現(xiàn)
數(shù)據(jù)采集電路是本系統(tǒng)的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到本系統(tǒng)的性能。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的可配置和可擴(kuò)展性，數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)成可配置的模式插接在總線接口母板上，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部信號(hào)的數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集模塊由高速16位adc（LTC1608）和高性能DSP芯片(TMS320C6713)構(gòu)成,LTC1608的并行數(shù)字接口可方便地與包括TMS320C6713在內(nèi)的多種DSP通信，并可連接3V或5V邏輯。

由于對(duì)采集精度的高要求，在信號(hào)進(jìn)入ADC之前，需要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行一系列的處理以保證信號(hào)的可靠性：模擬信號(hào)首先經(jīng)過(guò)電壓跟隨運(yùn)算放大器增加輸入阻抗，再經(jīng)過(guò)電壓比例放大和一階RC低通濾波，最后輸入到ADC。

圖4 輸入信號(hào)處理電路原理圖

圖5 LTC1608 A/D芯片引腳連接電路圖

具體的信號(hào)處理電路如圖4和圖5所示。
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
正如圖1所示，硬件設(shè)計(jì)完成后，要使整個(gè)系統(tǒng)工作還需要軟件的支持，這些軟件包括PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、數(shù)據(jù)處理算法程序和系統(tǒng)控制軟件。

1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不是單獨(dú)存在的，而是相關(guān)操作系統(tǒng)內(nèi)核的一部分，所以需要對(duì)操作系統(tǒng)有一定的了解。Windows2000操作系統(tǒng)是32位的多任務(wù)非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)底層的操作和用戶與硬件打交道的權(quán)力被屏蔽，必須通過(guò)操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和其他內(nèi)核訪問(wèn)來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件對(duì)硬件的訪問(wèn)。在設(shè)計(jì)和使用PCI設(shè)備時(shí)，經(jīng)常要在軟件中對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行訪問(wèn)，因此只有編制設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序才能實(shí)現(xiàn)對(duì)PCI總線設(shè)備的完全訪問(wèn)。

應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備I/O進(jìn)行Win32調(diào)用，這個(gè)調(diào)用由I/O系統(tǒng)服務(wù)接收。I/O管理器從這個(gè)請(qǐng)求構(gòu)造一個(gè)合適的I/O請(qǐng)求包(IRP)。在最簡(jiǎn)單的情況下，I/O管理器只是把IRP傳遞給一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序與硬件打交道，并完成IRP的處理。I/O管理器把數(shù)據(jù)和結(jié)果返回給Win32和用戶應(yīng)用程序。而一個(gè)IRP由一個(gè)分層的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序棧處理是很常見(jiàn)的。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序把該請(qǐng)求劃分成更簡(jiǎn)單的請(qǐng)求。最高層的驅(qū)動(dòng)程序(如文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序)知道文件如何在磁盤(pán)上表示，但不知道如何得到數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)；中間層次的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)一步處理請(qǐng)求；最低層的驅(qū)動(dòng)程序與硬件實(shí)際打交道。

本設(shè)計(jì)選擇的硬件驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)工具是Compuware公司提供的一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序集成開(kāi)發(fā)包(DriverStudio)。利用其中的DriverWorks工具可以生成一個(gè)PCI總線驅(qū)動(dòng)框架，然后在WDM中實(shí)現(xiàn)輸入輸出處理，可以用KIoRange類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在驅(qū)動(dòng)程序框架生成的過(guò)程中，我們可以通過(guò)向?qū)暶黩?qū)動(dòng)程序中將要使用的資源；通過(guò)調(diào)用KIoRange類(lèi)的Initialize()函數(shù)，可以對(duì)資源進(jìn)行初始化(映射PCI局部空間)；應(yīng)用層通過(guò)DeviceIoControl函數(shù)向驅(qū)動(dòng)程序發(fā)命令來(lái)調(diào)用KIoRange的成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層對(duì)I/O空間的處理。開(kāi)發(fā)PCI母板的windows驅(qū)動(dòng)程序，就是使PC能正常識(shí)別該板卡并分配所需的系統(tǒng)資源。