一种Windows2000下连续输出数据的PCI卡

北京中国科学院声学研究所数字系统部(100080)　李向阳
湖南科技大学机电工程学院(411201)　李 耀

　　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;最后将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。
　　关键词：PCF1536　连续数据流FIFO控制器中断延迟

　　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。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PCF1536。
　　1 PCF1536的工作原理
　　PCI卡PCF1536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PCF1536的结构框图,整个PCF1536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、数据地址非复用和ISA方式[1]。在PCF1536中,PCI9052采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LINTI1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
　　存储器模块由CPLD器件EPM7128SQC100和四片FIFO器件AL422B组成。AL422B是AVERLOGIC公司的产品,每片AL422B包含384K