摘要：文章介绍了一种基于pci总线的高速噪声检测系统，介绍了采用pci 9052作为pci总线接口芯片的数据采集部分的设计原理，并说明了数据采集卡的高速采样和速率可变的实现原理，给出了底层硬件同上层软件的连接实现。

    关键字：噪声检测；pci总线；pci 9052；wdm

    前言

    噪声检测系统用于对环境噪声进行样本采集和频谱分析，确定噪声中的频率分量是否对人体造成伤害。该系统分为高速数据采集卡和频谱分析两部分。数据采集卡将采样采集到的数据送入计算机内，由应用程序完成快速频谱分析功能。由于环境噪声是实时变化的，因此需要采集电路的高速采样和数据的高速传输。鉴于传统总线无法满足高速传输的要求，采用了pci总线作为噪声检测系统的底层平台。

    pci总线是intel公司推出的一种微机扩展槽接口标准，时钟频率为0～33mhz，其最大数据传输速率为132～264mbps，有效克服了传统总线进行高速数据传输时的瓶颈现象，使数据的实时高速采集和传输成为可能。

    数据采集卡结构说明

    数据采集卡具有高速和速率可调节的特点。其前端采用声波传感器采集模拟噪声信号，采集到的模拟信号经过a/d变换器转换为数字信号，数字信号再经pci总线传输到计算机内。该数据采集卡主要包括数据采集电路、pci接口电路和逻辑控制电路三部分，采集卡结构如图1所示。下面分别介绍各个部分的功能。

    1. 数据采集电路

    数据采集电路是由声波传感器和a/d变换器组成的，传感器将采集到的噪声信号送入a/d变换器，转换成数字信号输出。a/d变换器采用的是maxim公司的max 1446。max 1446有一路模拟信号输入，10位数字信号输出，工作频率可达60mhz。实际的数据转换时间为：转换时间+各种延迟=5+0.5=5.5个时钟周期，由此可知max 1446的转换时间最低可达0.1μs，即采样速率可达到100mbps，为高速数据采集提供了最基本的硬件条件。

    2. pci接口电路

    考虑到pci总线规范的复杂性，本设计采用了plx公司的pci 9052作为pci总线接口芯片，以简化硬件设计。pci 9052是作为pci总线和局部总线一端的设备的桥梁，保证了局部总线一端的设备在符合pci总线的规范后连接到pci总线上。pci 9052提供了多个内部寄存器，以尽量提高总线接口设计的灵活性和传输速率。所有的寄存器可分为pci总线配置寄存器和局部总线配置寄存器两类。pci总线配置寄存器是为符合pci规范所设置的，局部总线配置寄存器用于设定局部总线的工作方式。

    对于pci 9052，需要一个eeprom存储配置信息，当主机启动时，eeprom完成对pci 9052内部的pci总线配置寄存器和局部总线配置寄存器的初始化。在设计中采用microchip公司93lc46作为eeprom存储配置信息。

    3. 逻辑控制电路

    逻辑控制电路的作用是用于产生目标设备准备好信号lrdyi#。在max 1446完成一个a/d转换后，使目标设备准备好信号lrdyi#有效，表明数据已经在数据线上，通知主设备可以从数据线上读取数据了。

    由于max 1446的数据转换时间需要5.5个时钟周期，因此采用一个模6计数器作为控制电路，以保证在数据转换完成后，才产生lrdyi#。

    数据采集卡原理图

    数据采集卡原理图如图2所示。

    对原理图有以下几点说明。

    (1)设计中采用9052的非复用模式，因此将mode接地，所以9052的lad[31..0]上只有数据信息，而其地址信息在la[27..0]上，又由于max1446的转换位数为10bit，因此将该10位输出数据d[9..0]连接到pci 9052的lad[9..0]，而lad[31..10]接地。

    (2)a/d变换器max 1446的时钟频率可高达60mhz。在设计中将pci总线时钟(33mhz)作为a/d的时钟信号，从而简化了a/d的时钟电路。为了保证lrdyi#信号的产生同max 1446的转换同步，模6计数器的时钟信号也采用pci总线的时钟信号。

    (3)数据采集的速率的控制是通过上层的软件完成的。在设计中，将pci 9052的局部总线端的输出信号cs0#作为a/d的使能信号，驱