顾海林　魏永国　戴李刚

摘要：为满足运载火箭串行差分通讯测试要求，提出一种基于PCI总线和DSP技术的数据通讯卡实现方法，以TMS320VC5416为核心，通过PCI2040实现主机与板卡之间PCI协议的转换，使用光耦器件和DS96F174实现信号的隔离和并串转换，结合软件开发实现系统最优设计。

关键词：PCI总线；DSP；数据通讯

中图分类号：TP391.77 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）04-0196-01

在运载火箭系统中，串行差分通讯是常用的数据通讯方式，用于实时监测产品设备的工作状态，为系统诊断提供可靠的依据。本文介绍一种基于PCI总线和DSP技术的数据通讯卡用于模拟产品设备状态数据通过系统接口检测通讯通路和设备性能。

1 系统总体框架设计

本系统采用基于PCI总线接口，PCI总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线，支持32位或64位的总线宽度，总线频率通常是33MHz或66MHz（PCI2.0）。工作在33MHz、32位时，理论上的最大数据传输率达到133MB/s。PCI总线的主要优点是高性能、低成本、通用性强、使用方便灵活。

系统总体框架如图1所示。

PCI总线接口模块完成主机和PCI板卡之间PCI协议的转换、主机和板卡间数据和命令的交换。同时PCI总线接口模块在主机的控制下，完成对整个板卡系统的复位、自举等控制功能。

主控模块为板卡系统的核心，该模块接收主机的控制命令，对主机命令进行解析，同时接收主机发送过来的数据，进行缓冲后将数据发送给并串转换和时序控制模块进行后续处理，同时主控模块将控制并串转换和时序控制模块的运行过程。

数据隔离和转换模块接收并串转换和时序控制模块输出的移位信号和数码信号，对两个信号进行隔离，并对隔离后的信号进行单端到差分的转换，使得最终的信号符合系统的要求。

2 硬件设计

本系统PCI总线接口选择PCI2040作为PCI總线协议芯片，连接PCI总线和DSP，实现主机和DSP之间的通信。同时选择EPROM 24C02为PCI2040进行在线配置，以使数据通讯卡区别于PCI总线上的其他板卡。DSP选择TMS320VC5416作为板卡系统的主控模块，通过HPI接口与PCI2040连接，以实现与主机的实时通信。

选择光耦器件6N137作为信号隔离器件，6N137最高支持10Mbit/s的数据率，CMR高达10kV/us。选择DS96F174实现单端信号到差分信号的转换。板卡实现中供电将来自PCI总线所提供的5V和3.3V电源，为保证系统的可靠性，需对电源做隔离。对于TMS320VC5416所需的1.6V核电压采用TPS76D301电源芯片，该芯片能提供1A的电流输出。选择20MHz的晶振作为系统的时钟源，该晶振同时为VC5416提供系统时钟。

3 软件设计

数据通讯卡涉及到的软件包括4个部分，即：DSP应用程序、Windows的PCI板卡驱动程序以及Windows的测试软件。

DSP应用程序包括系统初始化、命令解析、数据接收、主机通信等。

首先，系统进行初始化，然后等待主机发送給DSP的主机中断。当主机中断发生后，响应主机中断判断时钟定时器Timer使能状态字是否被置位。如果置位，则使能Timer，循环检测是否有数据要发送。当有数据要发送时，将设置发送标志位，进入发送数据程序。注意，当发送结束时，重新循环检测是否有数据等待发送。

PCI板卡的Windows驱动程序将基于WDM模型进行开发，实现对板卡的加载、初始化、DSP程序的自举、板卡的控制、中断响应、数据发送等功能。

开发基于Visual C环境的板卡功能测试软件，对板卡所支持的各项功能进行测试。

4 结语

本文基于PCI总线和DSP技术的数据通讯卡可方便集成至PC系统中，由上位机通过PCI总线完成板卡的控制和友好的人机界面设计，因DSP其强大的数学运算处理能力，可完成高实时性的数据通讯传输，充分发挥两者的优点，实现系统的最优设计。

参考文献

[1]景俊英，沈三民，刘文怡，王海瑞.基于PCI接口外系统等效器的设计.2014，22（8）：2536-2538.

[2]曾湘芸，倪卫芳.基于PCI总线和DSP的多功能接口卡.现代雷达，2004，25（5）：27-30.