基于CH368芯片的PCIE總線控制卡設計

陳 昕，楊秋實

（裝甲兵工程學院，北京，100072）

基于CH368芯片的PCIE總線控制卡設計

陳 昕，楊秋實

（裝甲兵工程學院，北京，100072）

基于CH368芯片設計了PCI Express總線接口電路，將串行傳輸模式轉換為相對簡易的并行傳輸模式。通過動態(tài)鏈接庫編譯和上位機軟件設計，為使用CH368控制PCI Express總線提供了底層技術支持?？刂瓶ㄓ卸嗤ǖ垒斎爰拜敵觯梢詽M足數字信號、模擬信號的傳輸檢測。

PCI Express；CH368；總線；控制卡

0　引言

盡管PCI總線取得了巨大的成功，但是隨著處理器主頻和數據帶寬等需求的不斷提高，PCI總線已無法跟上發(fā)展的需求。在微機等系統(tǒng)中已經逐漸被第三代I/O總線PCI Express（以下簡稱PCIE）所取代，PCIE總線性能優(yōu)良、價格低廉，PCIE1.0、2.0、3.0標準的理想傳輸速率分別可達2.5Gbps、5.0Gbps、8Gbps，備受廣大用戶關注。PCIE規(guī)范較復雜，開發(fā)PCIe總線板卡的難度較大。

目前常用的開發(fā)方案有兩種： 一種是利用FPGA實現PCIe總線的時序，同時可實現其它應用功能，開發(fā)難度較大；另一種相對容易實現，是利用PCIe橋接芯片。本文以實際控制卡的部分功能為例，說明如何使用橋接芯片CH368設計PCIe總線控制卡。

1　系統(tǒng)總體設計

由于PCIE總線是串行總線、協(xié)議復雜，不便于與測量、控制邏輯電路直接連接，需要經過一個PCIE接口控制器作為橋梁，在此選用CH368芯片來實現。CH368是北京沁恒普華電子研制的一款連接PCI Express總線的通用接口芯片，支持I/O端口映射、存儲器映射、擴展ROM以及中斷。

在CH368一側是PCIE總線，另一側是本地并行總線。通過雙向驅動芯片提高數據總線的負載能力，地址、控制總線通過譯碼電路后控制各數據通道進行數據傳輸。本控制卡設計有模擬信號和數字信號的IO接口，以滿足相關信號的輸入輸出要求。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示：

圖1　.系統(tǒng)原理圖

2　系統(tǒng)電路設計

CH368對PCIE總線的各種信號進行譯碼后，產生內部數據總線D31～D0，本電路僅需要其中D0～D7的8位并行數據接口，掛接數據總線進行數據交換，D8～D31數據口懸空不使用。A0～A13為地址線接口，提供地址信號。IO_RD和IO_WR分別控制I/O端口的讀選通和寫選通。SCL、SDA引腳和配置芯片24C02連接，用于讀取控制卡的識別信息。

由于CH368負載能力有限，本設計選用74LS245作為負載芯片，提供外擴芯片足夠的驅動能力。74HC574和74HC541接于74LS245后方，分別作為輸出鎖存和輸入緩沖單元。在模擬量采集和輸出部分，考慮到電路連接的方便，決定選取8位接口芯片，同時具備12位數據轉換能力。

電路的譯碼選用GAL22V10芯片。在I/O讀寫操作期間，CH368的A5～A0輸出I/O端口的偏移地址，GAL22V10進一步對A0～A5進行譯碼后產生相應控制信號，由于MAX197和AD7837均為8接口12位數據模式芯片，所以在對相應芯片進行I/O讀寫操作時需要按照由低位到高位的順序進行，同時MAX197還需遵循先完成鎖存器A或鎖存器B的數據傳輸后才能對另一個鎖存器進行讀寫操作。

3　軟件設計

圖2　.上層軟件設計流程圖

本設計采用動態(tài)鏈接庫的形式，將Windows的API函數和I/O讀寫指令的訪問和操作封裝成一個DLL。該DLL包含：定義PCI Express配置空間數據結構，CH368芯片I/O空間配置，CH368芯片存儲器空間配置，定義WIN32命令接口結構，寄存器的位定義，應用層接口的功能代碼等。上層軟件的開發(fā)流程圖如圖2所示：

4　結束語

PCI Express是第三代高性能IO總線，在總線結構上采取了根本性的變革，最新的PCI Express3.0接口已經達到8GB/s的傳輸速率，。但是PCI Express總線的開發(fā)具有一定難度，利用CH368芯片可以將其轉換為簡便易用的8位或32位的主動并行接口，降低了PCI Express總線的計算機板卡開發(fā)難度和成本。本控制卡支持數字信號和模擬信號的傳輸，具有靈活、通用、便攜的特點，適應多種場合的檢測。

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［2］馬鳴錦，朱劍冰，何紅旗，等，PCI，PCI-X和PCI Express的原理及體系結構［M］.北京：清華大學出版社，2007：29-36.

［3］ 沁恒電子，CH368手冊（一）［EB/OL］.http：//wch.cn

［4］張顯才，鄭莊武，張愛元等.基于PCI總線與CPLD的光柵尺細分采集系統(tǒng)［M］.長春：長春理工大學，2009.

Design of PCIE bus control card based on CH368 chip

Chen Xin，Yang Qiushi
（Academy of Armed Force Engineering，Beijing，100072，China）

Designed PCI Express bus interface circuit based on CH368 chip and the serial transmission mode is converted to a relatively simple parallel transmission mode. Providing the underlying technical support for the use of PCI control Express CH368 bus through the dynamic link library compilering and host computer software design.The control card has multi-channel input and output， and can be used to detect the digital signals and analog signals.

PCI Express；CH368；Bus；Control Card

TN492

B

陳昕（1963-），男，河南信陽人，學士，副教授，研究方向：軍用光電系統(tǒng).