基于CH365芯片的PCI总线控制卡的设计与实现

解云峰 王兴伟等

摘 要：文章介绍了一种采用CH365芯片实现由高速PCI总线到低速ISA总线平滑转换的控制卡设计方法，并通过硬件电路设计和软件设计两方面阐述了其作为接口芯片实现与本地总线CPLD及其它芯片对接，从而实现控制信号的输出的过程。实际应用表明该控制卡具有操作简易、成本低、稳定性好等优点。

关键词：PCI总线；CH365芯片；CPLD

引言

ISA总线是上世纪八十年代由IBM公司推出的一种工业现场控制总线，该总线的数据传送速率最快为8MB/s，地址总线宽度为24位，可以支持16MB的内存寻址空间。ISA总线因数据传输速率较低，又不能动态分配系统资源，且对CPU占用率高，相应的插卡数量有限，几个设备竞争共享系统资源时，很容易出现冲突现象等缺点，已逐渐被功能强大的PCI总线所取代。与ISA总线相比PCI总线数据宽度为32位，传输速率为133MB/s，实时性更好，可控性更佳，且能够动态分配系统资源，很好的解决了多个设备竞争资源时所产生的冲突现象。因此采用基于PCI标准的接口设计已成为各类项目开发中的优先选择。

1 CH365芯片简介

CH365是一个连接PCI总线的通用接口芯片，支持I/O端口映射、存储器映射、扩展ROM以及中断。可将32位高速PCI总线转换为主动8位并行数据线接口并提供16位地址。CH365非突发存取的实测速度可达每秒7MB，读写脉冲的宽度从30nS到240nS可选（文章采用默认宽度240nS）；自动分配I/O基址；CH365的存储器空间占用32K字节，偏移地址是0000H～7FFFH，实际地址是存储器基址加上偏移地址。

CH365与PCI总线连接部分可按照PCI协议对应管脚一一相连即可，在CH365本地总线端主要信号有：D[7-0]：8位双向数据信号线；A[15-0]：16位地址信号线；MEM_RD：存储器或扩展ROM的读选通/使能，低电平有效；MEM_WR/IOP_HIT是复用引脚，MEM_W

R是输出信号，作为存储器或扩展ROM的写选通/使能，低电平有效，而IOP_HIT是输入信号，用作本地硬件定址请求，低电平有效。

2 控制卡的设计

本卡的设计目的是：在对分机进行调试时，用调试计算机模拟总站向分机发送相关指令，以检验分机系统设计是否完善。而本卡即为连接模拟总站计算机与分机的桥梁，通过插入模拟总站计算机PCI插槽将计算机指令通过板卡接口传输至分机系统。以下从硬件、软件两方面简单介绍设计法案。

2.1 硬件设计

若要实现上述功能，PCI接口端使用一片CH365接口芯片；本卡CPLD为ALTERA公司的EPM1270系列，通过接收计算机发送的指令产生相应的输出信号；数据传输部分使用串口芯片TL16C752B经MAX490传出；其余所有信号均经由双叉分芯片SW128输出。设计原理框图如下图1所示。

在硬件设计中所需要注意的问题：（1）PCI属于高频数字电路，在设计PCB板时需要参考PCI总线设计规范，以避免干扰；（2）CH365芯片的三对电源引脚上应并联0.1uF的独石或者高频瓷片电容用于电源退耦，数量不应少于3个；（3）CH365的PCI信号走线长度应小于35mm，尽量走弧线或者45线，信号走线尽量布在元件面，在PCB背面保留大面积接地覆铜。（4）PCI总线引脚PRSNT1#和PRSNT2#有两个用途：表明槽位上板的存在；提供板对电源要求的有关信息。本卡采用下表第二种方案。具体如表1所示：

2.2 软件设计

本板卡模拟总站计算机软件由VC6.0编写，通过对约定地址的操作来控制CPLD完成相应的功能，以及串口的数据传输。因为CH365接口芯片本地总线端的A14～A0输出存储器的偏移地址，可提供 0000H～7FFFH地址范围的有效偏移地址，因此，程序中约定使用存储器地址作为对CPLD的操作地址。

CH365通过MEM_RD和MEM_WR与CPLD连接，在对CPLD进行操作之前，需要先读取CH365配置空间的存储器基址寄存器，然后由基址加上偏移地址获得CPLD在计算机存储器空间的实际物理地址，最后通过实际物理地址给CPLD发送相应的操作指令。

基于CH365的驱动程序和动态链接库DLL，读写操作程序如图2：

根据CH365芯片输出的MEM_RD、MEM_WR及相应地址信号，CPLD产生对应的输出信号入T信号、R信号、TR信号等，具体CPLD的程序在此不再一一给出。

3 結束语

文章通过增加一块CH365接口芯片，实现了将原有ISA总线升级为PCI总线，且获得了和原ISA卡相同的功能，提高了系统的运行速度，工作稳定可靠。在控制系统设计中，采用了一块CPLD芯片实现了控制信号的输出，这样做提高了系统的可扩展性，在需要改变或增加系统功能时，只需要修改CPLD芯片的软件部分就可以实现。实践证明，CH365对基于ISA总线向PCI的升级提供了极大的方便。

参考文献

[1]南京沁恒电子有限公司.CH365中文手册[Z]，2005.

[2]高永仁.PCI总线接口卡软硬件的设计方法[J].电工技术，2005（10）：56-58.

[3]李贵山，陈金鹏.PCI局部总线及其应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.

作者简介：解云峰（1984-），男，硕士，2012年毕业于太原理工大学计算机学院，现从事相控阵雷达天线波束控制方面的工作。