cpci总线简介

cpci总线是一个开放式、国际性技术标准，由pci总线工业计算机制造商组织picmg（pci industrial computer manufacturer group）负责制定和支持。cpci总线具有严格的标准和规范，保证其具有良好的兼容性，支持多种处理器和操作系统，符合cpci规范的扩展卡可插入任何cpci系统并可靠地工作。cpci标准将外设组件互连（pci）标准特性与支持嵌入式应用的坚固机械外形完美结合在一起，其性能特征是专门针对工业环境而量身定制的。简单的说：cpci总线=pci总线的电气规范+标准针孔连接器+欧洲卡规范。cpci基于icmg2.0规范，其电气特性与pci总线相同，因此用户的软件和普通pc机兼容，现有的pci外围卡也可以很容易地移植到cpci平台上。cpci使用高密度针孔总线连接器，和使用金手指连接器的pci卡相比，具有连接更可靠，完全气密的特点，模块的抗震性和抗腐蚀性高。cpci还支持热插拔，即可在不关机状态下插入或取出板卡。热插拔的优点在于能增强系统性能或诊断系统故障而无需关闭系统，这对很多应用来说十分重要。

另外，cpci在32位/33mhz系统中能够提供132mb/s的背板传输能力，在64位/66mhz系统配置情况下的性能为528 mb/s。在对带宽要求高的场合cpci具有很强的优势。

除了上述所有的优点，cpci还具有非技术性的优势，即经济实用、可快速推向市场以及高可靠性。所以，在当今的工控、通信、军事等诸多要求高可靠性领域中cpci总线已经取代了isa、std等其它总线，成为主流总线形式。

c pci系统硬件方案概述

cpci系统由机箱、电源、总线背板和功能单元组成。一般而言，cpci机箱内部就带有电源和总线背板，其中cpci总线背板如图1所示。

cpci系统最多能加载的cpci功能单元数取决于机箱所能提供的槽数n：一个cpci系统由1个系统槽和(n-1)个外围槽组成。在cpci系统中，系统槽为系统提供仲裁、时钟、中断和复位功能，这些信号对总线上所有的功能单元起作用。

在这个cpci系统中，我们研制的实际上是一块功能单元板，其硬件框图如图2所示。

由于数字信号处理部分计算量大，且实时要求高，我们采用了fpga和dsp协同处理数据的方案。在数字信号处理时，低层的信号预处理算法处理的数据量大，对处理的速度要求高，但运算结构相对简单，因而适于用fpga进行硬件实现，相比之下，高层处理算法所处理的数据量相对较小，但算法的控制结构复杂，适于用运算速度高、寻址方式灵活、通信机制强大的dsp芯片来实现。

cpci总线控制以及通信协议十分复杂，一般需要选用专门的处理芯片。我们这里选用了plx公司的pci9054芯片，而电源管理选用了凌力尔特公司的ltc4240芯片。

cpci总线接口设计

pci总线接口的实现

设计pci接口的实现通常有两种方法：一种是用可编程器件fpga或cpld，另一种是用专用pci接口芯片。二者各有优缺点：利用可编程器件自行设计pci接口逻辑，可以根据具体的应用需要，优化接口逻辑，灵活性是该方法最大的特点，且接口逻辑也可获得较高的性能。但是由于pci协议比较复杂，在具体的实现中也相当困难，并且各种逻辑关系验证起来也很麻烦，有时会得不偿失，把简单的设计变得复杂化了；而利用专用芯片来实现pci总线接口是一种能够解决设计难点的有效方法。但是这种芯片必须具有较低的成本和通用性，而不限于插卡一侧的特定处理器总线，能够优化数据传输，提供配置空间，具备片内fifo功能（用于突发性传输）等。目前，很多半导体器件公司提供这类专用芯片。如plx开发的pci9030、pci9054 和amcc开发的接口芯片s5933等。

比较以上两种实现pci接口的方案可知，用可编程逻辑器件能够较灵活地实现所需要的功能，但为了达到pci指标的苛刻要求，需要做大量的逻辑验证和时序分析工作。采用pci专用芯片，可以比较容易地实现pci接口，大大缩短开发时间，当然，由于厂家设计芯片时对通用性的考虑，在用户需要的某个方面可能不是最好的，但综合性能方面，采用专用芯片要比用可编程器件设计好得多。

我们最终选用了plx公司的pci9054芯片。

p ci9054是plx公司生产的pci总线通用接口芯片，采用先进的plx数据管道结构技术，符合pciv2.1和v2.2规范。提供了两个独立的可编程dma控制器。每个通道均支持块和分散/集中的dma方式：在pci总线端支持32位/33mhz；本地端（local bus）可以编程实现8、16、32位的数据宽度，传输速率最高可达132mb/s。

pci905