基于PCI9054的FPGA实现的PXI总线接口设计详解

本文主要探讨了FPGA在远程心电监护系统中的应用，特别是在基于PCI9054的PXI总线接口设计方面。PXI（PCI Express for Instrumentation）是一种高性能、模块化的工业标准，用于连接各种测量和控制设备，它扩展了传统的PCI总线在仪器测试领域的应用。文章首先介绍了PCI9054，这是一款由PLX公司生产的32位33MHz PCI总线主控加速器，它支持低成本的PCI接口，并提供了串行EEPROM接口和多种工作模式，包括C、M和J模式，其中C模式因其简单时序和广泛适用性而被选为设计模式。 在该方案中，FPGA（Field-Programmable Gate Array）被用来增强系统的灵活性和性能。FPGA作为一种可编程逻辑器件，允许用户根据具体需求定制逻辑电路，从而避免了使用专用集成芯片的复杂性和高昂成本。作者选择Cyclone II系列的EP2C35F484作为FPGA，它具备丰富的接口和内部逻辑资源，能满足PXI接口设计的需求。 设计中，采用了PCI9054作为专用的PXI桥接芯片，通过外加串行EEPROM实现配置，以及Taiyo Yuden公司的50MHz晶体振荡器作为本地时钟源。PCI9054内部的FIFO（First-In-First-Out）结构确保了高速数据传输的零等待突发模式，并支持主模式、从模式和DMA（Direct Memory Access）传输方式，本文选择了直接从模式。 在FPGA设计部分，关键信号如本地时钟(LCIX)、地址触发信号(ADS#)、输入输出准备信号(READY#)、本地总线占用请求信号(LHOLD)和允许请求信号(LHOLDA)被详细说明。这些信号的正确配置和管理对于保证数据传输的准确性和稳定性至关重要。 本文通过结合PCI9054和FPGA的优势，提供了一种简化且高效的PXI总线接口设计方法，适用于远程心电监护系统的实时数据处理和传输，同时强调了FPGA在提高系统灵活性和降低设计复杂性方面的价值。这种设计策略对于那些追求高性能、易于开发和成本效益的仪器制造商来说具有实际意义。