高速PCI总线接口卡的开发

TMS320LF2407的外围电路可以根据需要扩展。由于TMS320LF2407内部自带32K字的FLASH程序存储器，程序调试完毕后可以烧写进去，但程序调试过程中需要频繁修改程序，所以可展一片存储器，调试程序时当作程序存储器用，程序调试完毕后再作为数据存储器用，这样既方便又实用。TMS320LF2407有一个串行通信接口和一个16位并行通信接口，串口可以做成RS485、RS232、RS422、SDI总线接口等，并行通信接口可以做成16位并行输入输出接口。

1.4 电路板制作

(1)在连线上只要将对应的引脚连在总线上就可以了。由于信号用的是反射波信号，所以驱动的信号只用了要求电压的一半，另一半靠反射来提升，所以对信号线的长度有要求：CLK信号线的长度为2500mil±100mil。如果长度不够可以画蛇行线，另外 ，CLK信号线要用地线屏蔽。

(2)PCI总线规范要求布四层线，也可以只布两层线。布两层线时，走线难度增大，要做好电源退耦。每个Vcc引脚必须有退耦电容，且容量的平均值至少为0.01μF,从引脚根部到电容焊盘的走线长度不大于250mil，线宽至少为20mil，多个引脚可以并用一个电容，并且参与共用的引脚数不受限制，但必须满足以上条件。

(3)PCI总线信号PRSNT1#的PRSNT2#中必须有一个接地。如果都不接地，系统找不到开发板。它们接地有两个用途，其一，用来表明槽位上实际存在一块板；其二，提供该板对电源要求的有关信息。表1给出了PRSNT#引脚的设备情况。

表1 PRSNT#引脚的设置情况

(4)对于不实现JTAG边界扫描的板子，必须把引脚TDI和TDO连接起来，以使扫描链不至于断开。

(5)PCI连接器上的3.3V引脚（即使实际使用中未提供电流）在母板上必须连到一起，最好连到一个3.3V的电源平面上。而且，对3.3V引脚应提供一个交流回路，这时对地去耦应符合高频信号技术的要求。为此，应在3.3V平面上均匀排列12个高速电容，容易为0.01μF。

(6)为了稳定性，局部总线除了少数有特殊要求外，所有的信号线都应加上拉电阻(5kΩ～10 kΩ)或下拉电阻（一般选150kΩ）。

(7)为防止干扰，局部总线时钟也应对地屏蔽。

(8)串行EEPROM提供PCI总线和局部总线的部分重要配置信息，EEPROM一定要选支持串行传输方式的，如NM93CS46或者与之兼容的存储器。NM93C46不支持串行读写，所以不能选取。NM93CS46的CS、SK、SDI、SDO和PE端都要接10kΩ的上拉电阻，而PRE端要接150kΩ的下拉电阻。EEPROM的配置至关重要，EEPROM配置不正确可能导致操作系统无法运行。系统启动时自动检测EEPROM的开始48拉是否全为“1”，若全为“1”，则载入PCI9052的默认配置；否则则装载EEPROM中的内容，为板卡分配资源。串行EEPROM可以通过PCI总线直接写入，也可以用编程器直接烧写。

1.5 程序调试

1.5.1 FPGA程序的开发

可编程器件的设计软件种类很多，各大器件厂家及一些软件公司都开发了一些设计软件。软件的设计根据逻辑功能的描述方法可分为语言描述设计和原理图描述设计两个类。常见的如DATA I/O公司的ABEL语言、四通公司ASIC事业部开发的针对GAL器件的FM（Fast MAP）软件等属于语言描述类设计软件；而DATA I/O公司的Synario软件、Orcad公司的PLD等软件属于电路图描述或电路图描述与语言描述相结合设计的软件。

本设计中FPGA的编程只涉及到信号逻辑转换，所以只需选用语言描述类设计软件，这里选用DATA I/O公司的ABEL语言描述设计软件。程序调试结束后用编程器写入FPGA芯片即可。

1.5.2 DSP程序开发

TI公司提供了DSP专用仿真器和仿真开发系统，C2000系列的开发系统最新版本为CCS2.2。对于不同的仿真器，只要安装驱动程序即可使用该开发系统进行仿真。仿真器选用最新款的带USB接口的ICETEK51000USBV2.0仿真器。由于该仿真器使用USB接口，所以不需外接供电电源，实用又方便。

由于硬件设计时扩展了可转换的存储器，进行仿真时把存储器接成程序存储器，程序可以直接转载到扩展的存储器中进行调试，免去了往FLASH中烧写的麻烦，程序调试完毕后再固化到FLASH中。

2 PCI总线接口卡的软件驱动开发

PCI卡的硬件调试需要结合软件程序的调试来完成。PCI卡的驱动程序开发有多种途径，驱动开发工具也有多种选择。

2.1 驱动开发工具的选取

(1)DDK(Driver Device Kit)

许多VMM服务都使用寄存器的调用方式，使用起来不是很方便，没有4深厚的汇编语言及硬件基础很难在短时间内开发出设备驱动程序。Micorosoft公司提供了设备驱动程序工具箱（DDK），它是基于汇编语言的编程方式的，DDK的优点是可以开发核心态的真正意义上的驱动程序，开发出来的驱动程序效率是最高的。

(2)DS(Driver Studio)

DS是一个驱动程序集成开发包，其中包括了DriverAgent、VtoolsD、DriverWorks、SoftICE Driver Edition、BoundsChecker Driver Edition、DriverWorkbenc、FieldAgent for Drivers等。几中常见的DS驱动开发工具介绍如下：

·Drivergent为Win32应用程序提供了访问硬件的接口。

·VtoolsD支持Windows95和Windows98的驱动程序开发（VxD）。VtoolsD包括代码生成器、实时接口库和可以作为开发一类驱动程序的例子程序。

·DriverWorks包括为Windows NT和Win32 Driver Model(WDM)开发驱动程序的完整的开发框架，同时也支持Windows98和Windows2000下驱动程序的开发。DriverWorks包含一个复杂的代码生成工具（Driver Wizard），其中含有支持C++下编程的类库和例子程序。

(3) WinDriver

WinDriver是KRF-Tech公司的一套PCI驱动程序开发包。它改变了传统驱动程序开发的方法和思路，极大地简化了驱动程序的编制；同时又没有牺牲驱动程序的性能，是一套高效、快捷的PCI驱动程序开发软件包，特别适合专业硬件人员使用。

利用WinDriver开发驱动程序不需要熟悉操作系统的内核，整个驱动程序中的所有函数都是工作在用户态下的，通过与WinDriver的.Vxd或者.Sys文件交互可达到驱动硬件的目的。由于是一个用户态程序，效率的高低也就成了人们选择WinDriver时关心的问题。大量实践数据表明，WinDriver并没有通过牺牲系统性能来换取驱动程序的快速开发。本设计中选用WinDriver来开发驱动程序。

2.2 WinDriver开发驱动程序

在WinDriver的体系结构中，WinDriver Kernet处于中心位置，它提供的用户态库函数（API）实际就是对WinDriver Kernel中实现的功能进行调用。几乎所有用户同硬件的交互都是通过WinDriverKernel来实现的，这样就极大地解放了开发人员。用户的主要任务就是利用WinDriver提供的用户动态函数库（API函数库）在用户态实现自己的驱动程序代码，完成硬件驱动的功能。

基于WinDriver的设备驱动程序主要分为驱动程序和应用程序两部分。利用DriverWizard生成.inf驱动程序，安装该驱动程序后，系统就根据EEPROM中的配置信息给板卡分配资源，接下来就可以进行应用程序的开发了。利用DriverWizard生成应用程序框架后，用户把生成的框架整理到自己的程序中，再添加实际应用中需要的功能就完成了软件的开发。

PCI总线是计算机总线的枢纽，其速度是一般总线望尘莫及的，其应用也十分广泛。利用本文介绍的方法开发出的板卡可以运用于各种高速数据传输场合中，发雷达系统仿真控制、工业总线控制、高速数据采集、图像采集等。本设计在对芯片的选型时本着经济实用的原则，开发出的板卡性价比较高。