史云辉,王学宝,李 宇

摘 要:介绍基于CompactPCI Express总线的工业控制计算机系统中混合桥接板的设计和实现。该板采用PLX公司的PEX8111芯片实现PCI Express接口,依据规范提出了PCI中HOST端口的详细设计方法,重点介绍采用电路仿真工具进行辅助设计的过程,通过仿真保证了高速串行电路的信号完整性。该模块已经投入使用,模块在应用过程中性能稳定。

关键词:CompactPCI Express;PCI;PEX8111;混合桥接

中图分类号:TP336文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)20-079-03

Design of CompactPCI Express Hyperbridge Board Based on PEX8111

SHI Yunhui,WANG Xuebao,LI Yu

(Jiangsu Automation Research Insititute,China Shipbuilding Industry Corporation,Lianyungang,222006,China)

Abstract:In this paper,the hyperbridge board design and implementation are introduced,which is used in industrial control computer systems based on the CompactPCI Express bus.The board implements PCI Express interface through using PLX′s PEX8111 chip,proposes PCI-HOST port design methods according to specification,focusing on the design process which uses circuit simulation tools,high-speed serial signal integrity is ensured through simulation.The module has been put into using,and performing good in use.

Keywords:CompactPCI Express;PCI;PEX8111;hyperbridge

0 引 言

在过去几年里,由于数据输入/输出的要求不断提高,使用户对数据总线带宽提出更高的要求,由此产生了很多基于高速序列构架的传输标准。包括PCI Express,HyperTransport,InfiniBand,RapidIO和StarFabric等[1]。

2002年第2季度PCISIG组织发布了PCI Express 1.0规范,定位于设计成一种系统互连接口。该组织又于2005年第3季度发布PCI Express规范在工业控制领域的规范PICMG EXP.0 CompactPCI Express Specification R1.0,被称之为CompactPCI Express(在下文中简称为CPCIe)规范[2,3]。

CPCIe系统可以兼容CPCI模块,具体的实现方法是在系统中加入CPCIe到CPCI的桥接模块,该模块被称为混合桥接模块。

进行混合桥接电路的设计主要实现以下内容:

(1) PCI部分接口的设计实现;

(2) PCIe总线接口设计实现。

1 设计原理

如图1所示,该模块由XSJ4连接提供3.3 V电源,在板上使用DC-DC电压转换模块,将3.3 V电压转换为1.5 V电压,提供给PEX8111使用。PEX8111的上行端口(Upstream)为x1的PCI Express接口,下行接口(Downstream)为32位/33 MHz的PCI总线,该PCI接口可以实现PCI总线的Host功能。

图1 混合桥接模块原理框图

2 实现方法

2.1 主要原器件选择

在该设计中采用成熟技术,选用常用、可靠的控制芯片,结合一些常用的外围电路和专用电路实现全部的功能,即选择PEX8111作为接口芯片,利用功能芯片实现硬件逻辑[4]。……