PCI总线技术在量热仪系统上的应用

　　0　引言

　　量热仪是测试物质发热量的精密仪器,主要用于测量煤炭、石油等物质发热量,其测量精度、操作方便性、实验快捷性等都直接影响工作效率与经济效益。现在的量热仪是基于单片机控制或是基于ISA总线进行数据传输的PC机控制。前者无法完成大量的数据处理; ISA总线的仪器能满足实时数据采集和处理要求,但计算机主板上逐渐淘汰ISA插槽。PCI局部总线作为一种新的数据采集、传输手段,以高传输速率,稳定可靠的传输性能等优点在许多领域得到广泛使用。为了更好地利用计算机进行数据处理与采集控制,并充分利用原有的ISA总线的插件资源,设计采用PCI总线协议作为采集系统与计算机的接口,使用PCI桥接芯片实现ISA总线向PCI总线的平滑过渡,把原有的ISA总线插件移植到PCI总线上。

　　1　PCI9052简介

　　PCI总线协议复杂,采用PCI桥接芯片会大幅度减少工作量和降低设计难度。PCI9052是一种可用于低成本适配器的总线目标接口芯片,可提供用于适配卡的小型高性能PCI总线目标(从属)接口,以使ISA适配器可以迅速、低成本地转换到PCI总线上。采用PCI9052可使适配卡上的I/O数据传送速度从ISA总线的8MHz提高到PCI的33MHz. 9052可以编程配置直接与8/16/32位局部总线相连。该芯片最大的特点是带有1个ISA接口。随着计算机性能大幅度提高, ISA总线正在硬件平台中逐渐消失,因此9052对于实现从ISA向PCI的转换提供了极大的方便[1]。从9052在ISA模式下的硬件设计、配置寄存器编写以及驱动程序的开发等方面介绍9052的ISA模式的开发过程。

　　2　控制系统方案设计

　　设计中采用PCI总线来构建硬件平台,通过PCI总线由PC机来控制量热仪的水泵、水阀、电机等执行机构和采集内外筒温度,储水箱温度、环境温度等,并进行相关数据处理。具体设计原理框图如图1所示.

　　利用计算机的PCI总线结构,通过PCI9052桥接芯片,使其工作在ISA模式下进行数据通信,在外围电路上用8255来扩展数据与控制信号等的输入与输出口。量热仪的硬件模块主要分为读温卡(精确到读温为10^-4℃),采集板(其中有3路温度与1路氧弹识别),控制板(十几路控制信号)。

　　3　PCI总线接口电路设计

　　3 .1　模式设置

　　以PCI采集卡为例,通过寄存器设定,可将PCI9052设定为ISA接口模式,通过8位内存和I/O映射,可以非常容易地将ISA设计转换到PCI. PCI9052采用160芯PQFP封装。当工作在ISA接口模式时,主要引脚如图2所示。

　　在不同模式下, PCI9052的部分引脚有不同的定义和功能。PCI端主要信号完全符合PCI规范要求,直接和PCI总线上对应的引脚相连即可[2]。ISA端连接如下:设计的板卡可以通过跳针跳线分别设置为I/O映射或存储器映射2种访问形式。的连线方式取决于映射方式。LAD(15: 0)是l6位数据总线, PCI与8255传输的是8位数据,只需LAD(7: 0)与8255的数据线D(0: 7)相连。LA(23: 2)和ISAA(1: 0)共同组成ISA的地址总线,对于8位的数据总线, ISAA(1: 0)相当于LA(1: 0),共同进行地址译码。对于此板卡,只需给8255分配1个很小的地址段,所以把LA(1: 0)与A1和A0连接即可。LCLK是ISA端时钟信号,按芯片要求外接8MHz时钟。9052芯片上电时PCI端复位后所发出的对ISA端进行复位的信号。在ISA模式下,该信号输出高有效。LINTi1和LINTi2是局部总线中断输入信号,不需使用中断,由于9052内部没有对这2个信号进行上拉或下拉处理,因此在外部将LINTi1和LINTi2下拉到一个确定状态。无等待标志信号,此引脚接地可减少等待时钟数。局部准备就绪信号,如果局部芯片没有提供该信号,一般对它进行下拉或接地处理。CHRDY是局部通道准备好信号,进行上拉处理。LHOLD是局部总线请求信号,进行下拉或接地处理。MODE是模式选择信号,由于使用ISA非复用模式,该引脚接地。