[发明专利]FPGA环境下多用途PCI接口及其数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种FPGA环境下多用途PCI接口以及依据该接口的数据传输方法，FPGA为Field－Programmable Gate Array的缩略语，即现场可编程门阵列。

背景技术

PCI(Peripheral Component Interconnect)，是SIG(Special Interest Group)推出的总线结构。1992年起，先后有Intel、HP、IBM、Apple、DEC、Compaq、NEC等著名的厂商加盟重新组建。32位PCI总线是以ISA/EISA等PC用低速总线的替代者的身份出现的，它之所以成为局部总线的主流，是由其所具有的一些显著的特点决定的。具体如下：

(1)传输效率高，扩展性好

PCI总线典型的工作频率为33MHz，支持66MHz扩展。它的总线宽度为32位，并可以扩展到64位。当较多外设接到CPU总线上而使总线驱动能力不足时，可采用多条PCI总线，这些总线可以并发工作，每条总线上最大可以接4个PCI设备。

(2)多总线共存，稳定可靠

PCI总线可与ISA、EISA、VESA等总线兼容，由于PCI规范与CPU及时钟无关，也就是说，PCI的插卡是通用的，可插到任何一个有PCI总线的系统上去（一般对同一类型CPU的系统而言）。PCI卡通用于所有的x86体系结构的微机，不论是486还是奔腾CPU，也不管主频是多少赫兹，都大大简化了系统设计，同时保证了PCI设备的工作状态的稳定。

(3) 独立于处理器

PCI可支持即插即用，所谓“即插即用”，就是要求各种插卡插入系统就能工作，而不必手动设置开关或跳线，即有自动配置功能。PCI总线为每个PCI插槽定义了相应的配置空间，一旦PCI卡插入系统，系统BIOS能根据从配置空间读到的关于该扩展卡的信息，结合系统实际情况为插卡分配内存或I/O地址、中断和某些定时信息，实现自动配置功能，从根本上免除了人工配置。

(5)PCI总线应用广泛

PCI总线的应用十分广泛。几乎每台PC及工控机均有PCI总线，且均以PCI总线为主，其他总线为辅；目前大部分的视频采集系统，数据采集系统，网络接口卡都是基于PCI接口总线实现的。

PCI总线由于其速度快，扩展性好，兼容性强，稳定性高的特点，在进行中高速的系统应用如视频采集，数据采集，千兆网卡实现时，是非常理想的选择。但当要开发如上应用时，有两种方法，一种是根据自身需要自行设计PCI接口，另一种方法是利用现在已有的PCI接口芯片如PLX公司的90系列PCI芯片为基础进行开发。前一种方法需要重新设计整个PCI接口，需要对PCI接口协议有深入的理解和把握，开发时间周期长，难度大；后一种方法虽然开发周期和难度都改进了，但购买芯片的费用仍然会使得开发成本上升，而且其提供的用户接口仍然会有点复杂，当然这是以获得相对较高的灵活性为代价的。因此，从减轻PCI接口开发成本，降低用户接口使用难度的角度，设计一个易于用户使用，适用于视频图像数据，数据采集，PCI千兆网络应用的PCI接口是有意义的。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种易于用户使用的FPGA环境下多用途PCI接口，同时还提供了一种依据该多用途PCI接口的数据传输方法。

依据本发明，采用带DMA功能的PCI接口的实现方法，把接口实现分成PCI主设备模块，PCI从设备模块，以及PCI寄存器模块单独实现。对PCI用户端接口采用简单易实现的FIFO接口，对用户隐藏DMA控制细节，降低用户接口设计复杂度。在大容量数据传输中，根据接口要求的数据格式封装数据，简单的将数据写入FIFO中就能将数据以DMA的方式实现，简化控制逻辑复杂度，提高用户接口开发的效率。因此：

依据本发明一个方面的FPGA环境下多用途PCI接口，其包括：

寄存器，用于暂存所述PCI接口的设备的中断状态、地址、命令和数据；

从设备模块，连接所述寄存器，并接受并解析上层主机或者DMA的指令，以读写所述寄存器寄存的信息；以及

主设备模块，连接所述寄存器，并接有用于连接用户端的FIFO读写接口，用于依据所述从设备模块读写的信息中所包含的中断状态、地址和命令完成DMA中断请求和数据传送，并返回传送大小和地址于所述寄存器。