基于CPCI总线的多网口卡设计

　　以太网(Ethernet)作为应用最广泛的局域网技术异军突起，已经迅速走向工业自动化控制领域的前台。CPCI总线系统插槽有限，设计基于CPCI总线的多网口卡可节省空间，又可以满足状态监测及故障诊断系统要求的实时和大数据量传输。

　　1 模块总体设计

　　该模块采用CPCI并行总线进行设计。图1给出该模块总体设计框图，其中，通过PCI桥扩展总线分别连接4片INTEL82551，由于Intel82551内部已集成PCI接口，PCI桥可实现与INTEL82551之间的无缝连接。J1和J2为CPCI的接口插件。

　　2 CPCI总线结构模块

　　2.1 原理和结构

　　在1条PCI总线上如果连接过多的电气负载或设备，总线不能正常工作。通过在系统内另外增加1条或多条PCI总线，问题可以得到解决。在系统内扩展另1条PCI总线，唯一的方法是使用PCI-PCI(即P2P)桥进行系统扩展。P2P桥是特殊的PCI设备，可把系统中的PCI总线粘合在一起。P2P桥在系统中连接主从两条PCI总线，它作为上一级总线的一个负载，通过对PCI信号的重新驱动和仲裁，而向下可以驱动一个总线段。

　　其作用是协调2条PCI总线之间的数据传输，监视在这两条PCI总线上启动的所有交易，并决定是否将交易传送通过另一条PCI总线。当桥确定将一条总线上的交易传送到另一条总线时，桥必须充当交易总线的总线目标，以及交易的目的总线的主设备。系统设计者也可以安装多个P2P桥。

　　2.2 PCI2050B简介

　　根据系统集成的特性，这里选择TI公司的PCI2050B桥接器来实现P2P桥。PCI2050B属于透明的PCI-PCI桥，在2个32位最高工作频率66 MHz的PCI总线之间提供桥连接。该桥支持突发模式(burstmode transfers)，极大增加了数据的吞吐量，桥的总线数据路径(tmstraffic paths)独立工作。桥的主、从总线分别可以工作在3.3 V或者5 V的环境下，而桥的核心逻辑工作在3.3 V，以减少功耗。主机软件通过内部寄存器对桥进行操作。通过内部寄存器既可以得到标准PCI的状态，也可以对主、从总线进行控制。桥的PCI配置头只能通过主PCI接口来操作。PC-I2050B带9个从总线，除了为每个从总线提供内部仲裁外，也可为系统提供外部仲裁。PCI2050B提供10个从侧时钟输出。

　　2.3 PCI桥的设计

　　根据该模块总体设计框图，系统设计需要注意以下几个方面。

　　2.3.1 时钟设计

　　图2为PCI2050B的时钟设计框图。

　　该时钟设计要点如下：

　　1)PCI2050B有2个独立的时钟域，主接口受主侧输入时钟P_CLK的控制，从接口受从侧输入时钟S_CLK的控制。这2个时钟相互独立，但保持同步，而且从侧的时钟频率不能高于主侧的时钟频率。P_CLK与S_CLK最大延时不得超过7ns，S_CLK不能超前P_CLK。