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1、精选优质文档-倾情为你奉上基于PCI总线的CAN卡的设计与实现摘要介绍了桥接口芯片9052和接口芯片1000，给出了基于总线的总线适配卡软硬件的设计思路、过程及实现方法。关键词总线9052总线1000现场总线控制器局域网络以其高性能、高可靠性及独特的设计，越来越受到人们的重视和青睐，不但在汽车行业中应用广泛，而且在工业控制、机器人、医疗器械、传感器等领域发展迅速。为了扩展总线的功能，与计算机相连，可设计具有接口和接口的适配卡，用来收集总线上各个节点的信息，转发给机，并可将机的命令和数据转发给各个节点以及完成对总线上的用户系统的部分监控和管理工作。总线是公司推出的一种先进的高性能3264位局部总
2、线，可同时支持多组外围设备，不受制于处理器，数据吞吐量大33总线频率、32位传输时峰值可高达132。目前是处于主流的计算机总线。以往的卡一般都是基于总线的，由于部传输速率低，卡必须增加中继控制功能，才能够适应的高速传输，导致造价高、体积大、传输速率低，不利于总线的推广应用。由于总线传输速度快，而且支持热插拔、电源管理等功能，不但能满足总线的高速数据传输，性能高、功能强，而且体积小、价格低、使用方便、应用范围广。卡的设计包括硬件设计和软件设计。范文先生网收集整理1硬件设计总线是一种独立于的局部总线，不同于传统的总线。由于总线规范定义了严格的电气特性和时序要求，开发难度比总线的开发难度大。实现接口
3、的方案一般有两种采用可编程逻辑器件和专用总线接口器件。采用可编程逻辑器件实现接口的最大好处是比较灵活，可把时序模块和功能模块结合在一起，可以利用的器件也比较多如公司的器件、公司的器件等，还可以购买由厂家提供的用、等硬件描述语言编制的核心设计模块，但其设计难度还是很高，因为总线对负载要求、传输数据的建立时间的要求都比较苛刻，同时还需要器件内部实现用于配置的各类寄存器，以及完成逻辑校验、地址译码等工作的寄存器大致需要15000个门电路。此外，还需加入、用户寄存器组和后端设备接口等部分。设计这种总线接口会导致将大量的人力、物力投入到复杂的逻辑验证和时序分析的工作上，开发周期较长。要用专用接口器件虽然
4、没有采用可编程逻辑器件那么灵活，但能够有效地降低接口设计的难度，缩短开发时间。专用接口器件具有较低的成本和很高的通用性，能够优化数据传输，提供配置空间，具备用于突发传输功能的片内，提供扩展局部总线等优点，并且许多公司还提供配套的开发工具例如评估板或驱动程序开发软件，使用很方便，开发周期短。目前市场上常见的有、等公司的桥芯片，各个型号的接口芯片的大致特点如表1所示。表1各公司接口芯片公司芯片型号模式芯片功能及特点价格开发技术支持9052从9054主型号众多，使用方便，性能好较便宜提供快速开发板出售-主内置，有效降低系统成本便宜技术文档2031从1251主与的可无缝连接很便宜提供评估模块5920从
5、5933主接口适合于设计数据采集卡，性能好较昂贵提供评估板设备可分为主模式和从模式。主模式桥芯片可以进行操作，而从模式只能接受读写操作。根据提供的传输数据带宽最大132和总线最大1的要求，加上经济和开发难度与周期上考虑主模式桥芯片较昂贵，开发难度较大，又因不需要功能，采用从模式桥芯片足以满足传输数据的需要。此外，选择芯片不仅考虑性能和经济上的要求，而且还需要考虑硬件开发和驱动程序开发的难易。如果不提供足够的芯片说明和应用样例及开发工具，将大大增加开发难度和延长开周期。因此，采用公司的总线目标接口芯片9052作为卡中的接口芯片，负责与计算机之间的数据通信。9052是公司开发的低价格总线从模式接口
6、芯片，低功耗，符合21规范，提供的局部总线可通过编程设置为81632位的非复用总线。其主要特点有1直接数据转换模式9052支持到的内存映射和映射的突发读写。2接口逻辑9052支持通过816位内存映射或映射从到总线的单周期读、写访问。方便从向卡的转换。3中断产生器由的两个中断信号可以产生一个中断信号#。4局部总线9052提供的局部总线不但可编程，而且与总线的时钟相互独立运行，可实现异步操作，总线操作自动实现时序同步。两部分的异步运行方便了高、低速设备的兼容。局部的运行时钟频率范围040、电平，可由提供或由用户自行提供；的运行时钟频率范围033。5串行用于存入和的部分配置信息。64个局部设备片选基
7、址和地址范围可以由串行或主控设备进行设置。75个局部地址空间基址和地址范围及其映射可以由串行或主控设备进行设置。8模式的字节交换适合不同计算机体系。9局部总线等待状态降了等待信号#用于握手之外，9052还有一个内部等待产生器包括地址到数据周期、数据到数据周期和数据到地址周期的等待。10延迟读模式9052支持21规范的延迟读模式。包括一个64的写和一个32的读，从而支持预取模式、即突发操作。12锁定机制主控设备可以通过锁定信号占有对9052的唯一访问权。由于总线的迅猛发展，许多芯片厂商开发了很多系列的通信控制器芯片。如表2所示。表2主要总线芯片制造商芯片型号芯片功能及特点通信控制器，符合20扩展
8、的8196+通信控制器，符合51-3通信控制器，符合20高性能总线收发器16位微控制器+通信控制器，符合系列6805微处理器+通信控制器72005通信控制器，符合20由于9052可以启动局部总线的读写，卡不再需要微控制器，采用通信控制器即可，本卡采用支持和模式，具有、支持热插拔等功能，不但可以实现总线接口功能，而且芯片可以根据晶振的频率，输出可编程的信号，该信号正好可作为9052的局部总线的总线频率，节省了器件，方便了设计。总线的总线频率可为12、16或24，9052自动实现局部总线与总线的访问同步。总线收发器采用82250该芯片是总线控制器和物理总线的接口，可以提供对总线的差动发送和接受能力
9、，具有抗瞬间干扰、保护部的能力，可以通过调整总线通讯脉冲的边沿斜率来降低射频干扰。由于设备在计算机中的硬件资源是系统动态分配的，因此在设计出基本的硬件框架后，要进行配置设计。卡的硬件资源为映射1000内部寄存器的内存映射间和一个中断源。9052提供5个局部地址空间，可以选用其中的一个作为1000的地址空间，分配32个8位地址。同时设置相应的初始化，配置寄存器中的寄存器2设置为00，向系统请求分配内存的数量为32，类型为不可预读，其它寄存器的值可设置为0。设置局部地址空间的范围为。9052提供2个局部中断源，利用1即可，注意的是1信号线没有驱能力，1000的引脚也没有驱动能力，因此该信号线必须加
10、上拉电阻，否则该信号线的电平不确定，工作肯定不正常。1000提供电平触发中断信号，因此9052的中断触发模式设置为电平触发。利用9052的局部设备片0#作为1000的片选信号。0#片选信号的起始地址和地址范围为0寄存器设置，值为。另外，9052的#信号为局部总线数据准备信号，1000的寄存器地址映射成地址，数据传输不存在延迟等待，因此#引脚可接地，表示1000的寄存器总是立即可读写。9052寄存器的初始值由串行提供，在9052加电后读取。必须采用支持连读功能的芯片，本用的9346。用公司提供的开发工具可对9347进行读写。9052的硬件调试可采用。利用它可以对设置的配置资源进行检验。利用提供的
11、，可以对9052的局部寄存器、局部总线及进行读写，这样可以调试硬件。借助开发工具，不必开发设备的调试软件，可节省很多时间。同时，也为驱动程序的开发提供了程序框架，加快了开发进度。卡的电路框图如图1所示。2软件设计软件设计包括驱动程序的设计和组件程序设计。由于设备的中断、端口、映射内存等资源都是动态分配的，必须编写驱动程序管理硬件，才能供用户编程使用。为了通用性和兼容性，卡驱动程序的开发采用支持、2000和98的驱动程序。开发工具采用+60和2000。由于卡上没有微控制器，因此对总线端口的所有操作都是由驱动程序来完成的。这不仅可以由计算机来实现复杂的功能，例如，错误检测、断点续传等，同时节省了硬
12、件，而且有利于卡的升级只要更换驱动程序即。驱动程序的功能主要是配置1000的接口、收发总线上的数据、对发数据和总线错误均采用中断处理，驱动程序可以快速响应，通过事件内核对象直接通知给用户程序。由于驱动程序运行在系统的内核态，编写非常复杂，限于篇幅，仅给出软件的框图见图2。为了方便用户的使用，还应编写相应的函数或控件等其它应用层的程序提供给用户。由于控件基于先进的技术，具有良好的封装性、使用灵活性等特点，可使用户编程简单、方便，因此在卡的设计中编写了控件，控件负责与驱动程序的通信，通过控件的事件把卡接收的数据通知给用户程序，利用控件的属性设置通信控制器，按照设置的方法发送用户程序的数据。根据以上的设计，开发名为1000的卡。经使用证明，该卡设计简单明了、性能较高、成本低廉、驱动程序控制使用方便，达到了设计和用户的要求。 专心-专注-专业