FPGA实现的PCI总线串口卡设计：高效低成本通信方案

本文主要探讨了基于FPGA的PCI总线串口卡设计，这是在计算机测试技术快速发展的背景下，为满足外部设备与计算机高效通信需求而提出的解决方案。串口通信因其结构简单、传输距离远和成本低的特点，在各种应用场景中占据重要地位。 文章首先强调了PCI（Peripheral Component Interconnect）总线的重要性，作为一种高性能的32/64位同步总线，其最大数据传输速率高达132Mb/s，能够支持多个外设同时工作，为上位机与设备间的通信提供了高速通道。使用PCI总线实现串口通信，有助于提升整个系统的通信能力和效率。 为了将串口设备接入PCI总线，设计中通常采用PCI接口芯片和通用异步收发器（UART）作为桥梁。然而，传统的专用芯片如S5920、S5933或UART芯片（如8250、16450等）虽然功能强大，但可能存在资源浪费和成本较高的问题。相比之下，使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）则更具优势。FPGA允许用户根据具体需求进行定制化设计，避免了不必要的资源占用，并且可以集成PCI接口和UART功能，减少了外部芯片的需求，从而简化电路、减小体积并增强系统的可靠性。 在硬件设计方面，本文选择了Altera公司的FPGA芯片EP1C6SQ240作为核心，它具备足够的逻辑资源来实现PCI接口和UART功能。此外，还采用了MAX490芯片作为电平转换电路，确保不同电压环境下的数据传输稳定。数据传输流程包括上位机通过PCI总线发送并行数据到UART的数据缓存器，经过并串转换后通过串口传递给下位机；下位机则通过接收串口数据，进行串并转换后返回上位机。 基于FPGA的PCI总线串口卡设计通过灵活的可编程特性，有效解决了传统串口通信的局限性，提升了系统的集成度和效率，是现代计算机系统中串口通信技术的重要进步。