TS101S型DSP与PCI总线的简易接口设计

　　1 引言

　　DSP+PCI数字信号处理方案可利用PC的强大功能实现对DSP的操作控制、数据分析和操作监视等。例如系统无需再有专门的人机界面(如键盘、监视屏)，只需将数据上传至PC中显示即可。也可将PC作为主控机实现对数据流上下行的控制和工作模式选择等。DSP+PCI方案能充分满足数字图像、语音处理、高速实时数据处理等领域的应用，为DSP系统的低成本实现提供了解决方案。

　　2 TS101S型DSP介绍

　　本系统采用美国Analog Device公司的

　　高性能TIGER SHARC 101S(简称TS101S)作为主处理器。TS101S处理器劫持32bit和64bit浮点，以及8、16、32和64bit定点处理。它的静态超量结构使其每周期能执行多达4条指令，进行24个16bit定点运算和6个浮点运行。其内部有3条相互独立的128bit宽数据总线，每条连接3个2Mbit内部存储块中的一个，提供4字节的数据、指令、I/O访问和14.4Gbyte/s的内部存储带宽。以300MHz时钟运行时，其内核指令周期为3.3ns。在发挥其单指令多数据特点后，TS101S每秒可以进行了24亿次40bitMAC运算或6亿次80bitMAC运算。以300MHz时钟运行时，完成1024点复数FFT(基2)仅需32.78μs，1024点输入50抽头FIR需91.67μs。TS101S有强大的链路口传输功能，每个链路口传输速度达到250Mbyte/s。总的链路数据率达1Gbyte/s(4个链路口)，超过了外部口的传输速率(800Mbyte/s)。

　　3 PCI介绍

　　PCI(Peripheral Component Interconnect)总线是一种不依附于某个具体处理器的高性能局部总线，因此开发PCI设备可独立于处理器，具体由一个桥接电路(PCI桥)实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口数据传送。可以把PCI桥描述为实现通用总线与PCI总线的地址映射、协议转换、数据缓存等功能的逻辑接口。

　　3.1 PCI桥的实现

　　开发者可以根据PCI总线规范所定义的电气特性、时序要求来进行接口设计。一种方式是使用可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)根据实际需要的功能来设计，这种方式的成本低、灵活性高，但需要对PCI总线协议有充分的掌握，或者需要生产可编程逻辑器件的厂商提供PCI接口功能模块。由于PCI总线的规范较复杂，一般用户都会选择专用的PCI接口电路，无需详细理解底层的PCI总线协议，而只理解到应用层即可。因此，本文介绍的系统采用后一种方案，PCI接口电路采用现在市场上使用较普通的PLX公司的PCI9054。

　　3.2 PCI9054

　　PCI9054采用先进的PLX数据流水线结构技术，是32位、33MHz的PCI总线主I/O加速器，符合PCI本地总线规范2.2版，有M、C、J三种模式。针对不同的处理器及局总线特性可选，尽量减少中间逻辑;具有可选的串行E2PROM接口，本地总线时钟可和PCI时钟异步。PCI9054内部有6种可编程的FIFO，以实现零等待突发传输及本地总线和PCI总线之间的异步操作，支持主模式、从模式、DMA传输方式，功能强大，可应用于适配卡和嵌入式系统。