作者：徐 嶸 劉書明  [字體：大 中 小] 

摘要：介紹Analog Device公司的TS101S型DSP與PCI的接口方式，分析其硬件組成及工作方式，給出TS101S與PCI9054型總線接口電路實現接口的硬件原理。

關鍵詞：數字信號處理器 TS101S PCI9054 接口

1 引言

DSP+PCI數字信號處理方案可利用PC的強大功能實現對DSP的操作控制、數據分析和操作監視等。例如系統無需再有專門的人機界面（如鍵盤、監視屏），只需將數據上傳至PC中顯示即可。也可將PC作為主控機實現對數據流上下行的控制和工作模式選擇等。DSP+PCI方案能充分滿足數字圖像、語音處理、高速實時數據處理等領域的應用，為DSP系統的低成本實現提供了解決方案。

2 TS101S型DSP介紹

本系統采用美國Analog Device公司的高性能TIGER SHARC 101S（簡稱TS101S）作為主處理器。TS101S處理器劫持32bit和64bit浮點，以及8、16、32和64bit定點處理。它的靜態超量結構使其每周期能執行多達4條指令，進行24個16bit定點運算和6個浮點運行。其內部有3條相互獨立的128bit寬數據總線，每條連接3個2Mbit內部存儲塊中的一個，提供4字節的數據、指令、I/O訪問和14.4Gbyte/s的內部存儲帶寬。以300MHz時鐘運行時，其內核指令周期為3.3ns。在發揮其單指令多數據特點后，TS101S每秒可以進行了24億次40bitMAC運算或6億次80bitMAC運算。以300MHz時鐘運行時，完成1024點復數FFT（基2）僅需32.78μs，1024點輸入50抽頭FIR需91.67μs。TS101S有強大的鏈路口傳輸功能，每個鏈路口傳輸速度達到250Mbyte/s。總的鏈路數據率達1Gbyte/s(4個鏈路口)，超過了外部口的傳輸速率（800Mbyte/s）。

3 PCI介紹

PCI（Peripheral Component Interconnect）總線是一種不依附于某個具體處理器的高性能局部總線，因此開發PCI設備可獨立于處理器，具體由一個橋接電路（PCI橋）實現對這一層的管理，并實現上下之間的接口數據傳送。可以把PCI橋描述為實現通用總線與PCI總線的地址映射、協議轉換、數據緩存等功能的邏輯接口。

3．1 PCI橋的實現

開發者可以根據PCI總線規范所定義的電氣特性、時序要求來進行接口設計。一種方式是使用可編程邏輯器件（FPGA/CPLD）根據實際需要的功能來設計，這種方式的成本低、靈活性高，但需要對PCI總線協議有充分的掌握，或者需要生產可編程邏輯器件的廠商提供PCI接口功能模塊。由于PCI總線的規范較復雜，一般用戶都會選擇專用的PCI接口電路，無需詳細理解底層的PCI總線協議，而只理解到應用層即可。因此，本文介紹的系統采用后一種方案，PCI接口電路采用現在市場上使用較普通的PLX公司的PCI9054。

3．2 PCI9054

PCI9054采用先進的PLX數據流水線結構技術，是32位、33MHz的PCI總線主I/O加速器，符合PCI本地總線規范2.2版，有M、C、J三種模式。針對不同的處理器及局總線特性可選，盡量減少中間邏輯；具有可選的串行E2PROM接口，本地總線時鐘可和PCI時鐘異步。PCI9054內部有6種可編程的FIFO，以實現零等待突發傳輸及本地總線和PCI總線之間的異步操作，支持主模式、從模式、DMA傳輸方式，功能強大，可應用于適配卡和嵌入式系統。

4 DSP+PCI應用實例

DSP+PCI數字信號處理系統的組成如圖1所示。模塊信號先輸入模/數轉換器，然后經過由CPLD鎖存數據到DSP1，經鏈路口到DSP2，數據處理完后再通過PCI9054把數據傳到PC。此外CPLD還作為PCI9054與TS101S的接口邏輯轉換。采用PCI9054與單個TS101S之間放置雙口RAM作為緩存的接口方式。DSP采用EPROM加載方案。

本系統的特點是以盡量簡單的方式來實現系統功能，因此采用了DSP間鏈路的口互連方式，這樣一來，每對鏈路口互連僅需10條信號線，而采用總線互連方式時需超過100條信號線，可大大簡化PCB板的復雜度。二個DSP間保留2個鏈路通道，總數據速率可達500Mbyte/s。路口互連是ADSP系統的特有功能，也是ADSP處理器能以低成本組成多片高性能信號處理機的主要原因。

4．1 TS101S與PCI9054的接口

由于TS101S沒有專門的PCI接口，而PCI9054也僅在M模式下才能實現與MPC850或Power QUICC等Motrola電路的無縫連接，因此，TS101S與PCI9054之間需要可編程邏輯器件進行邏輯轉換。出于對研制周期的考慮，采用一種較為簡便的通信方式：在DSP與PCI橋間插入一個雙口RAM，雙口RAM一端的地址數據線接ISI101S，另一端的地址數據線接PCI9054。通過雙口RAM轉換數據，并作為公共訪問緩沖區。這樣，PCI橋與DSP之間的訪問成為間接，可以大大削彈對PCI的時序要求，DSP與PCI之間只需少量的信號通過CPLD來實現邏輯轉換，而無需總線仲裁，這種方式的時序簡單，控制信號較少，DSP與CPLD編程簡單，應用更為方便。雙口RAM的型號為I