摘要：任意波形发生器是信号处理领域中必不可少的仪器设备，而很多任意波形发生器不能产生快速、有效、连续而且易于定制的信号波形。本文提出了一种利用缓冲区快速交换数据、基于pci总线的任意波形发生器的设计构想，依据该构想设计的任意波形发生器可以快速进行数据更换，有效地保证了空间信号的连续性和多信号的快速切换。

　　关键词：pci；任意波形发生器；连续

　　1 pci总线介绍

　　pci总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线。从结构上看，pci是在cpu和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持10种外设，并在高时钟频率下保持高性能。

　　与其它总线相比，pci总线标准具有多方面的优点。表1为几种总线性能的比较。pci局部总线的性能特点如下：

　　(1)传输速度快。最高工作频率33mhz，峰值吞吐率在32位时为132mb/s，64位时为264mb/s。

　　(2)支持无限猝发读写方式。读写时后面可跟无数个数据周期，具有强大的数据猝发传输能力。

　　(3)支持并行工作方式。pci控制器具有多级缓冲，利用它可使pci总线上外设与cpu并行工作。例如cpu输出数据时，先将数据快速送到缓冲器中，当这些数据不断送往设备时，cpu就可转而执行其他工作了。

　　(4)独立于处理器。pci在cpu和外设间插人一个复杂的管理层，用以协调数据传输，通常称之为桥。桥的主要功能是在两种不同的信号环境之间进行转换，并向系统中所有的主控制器提供一致的总线接口。因此pci总线可支持多种系列的处理器，

　　并为处理器升级创造了条件。

　　(5)提供4种规格，可定义32位/64位以及5v/3.3v电压信号。3.3v电压信号环境的定义为pci总线进入便携机领域提供了便利。

　　(6)数据线和地址线采用了多路复用结构，减少了针脚数。一般而言．32位字长、仅作目标设备的接口只需47条引脚，作为总线控制者的设备接口再加2条引脚，并可有选择地增加信号线扩展功能，如64位字长的接口卡需加39条引脚，资源锁定加l条引脚，等等。

　　(7)支持即插即用功能，能实现自动配置。在pci器件上包含有寄存器，上面带有配置所需的器件信息，使外设适配器在和系统连接时能自动进行配置，无须人工干预。

　　2 设计流程

　　本设计的主要流程是将应用层程序产生的数据送入底层驱动，然后由底层驱动软件将数据分发到硬件的存储空间中。这一过程由软件和硬件两部分完成。系统框图如图l所示。

　　2.1 软件设计

　　在本设计中，先通过高端数据处理软件进行信号的仿真处理，然后将仿真数据直接放入应用层缓冲区。由于本系统考虑到适应一定的快速数据交换，理想状况下不允许出现空间信号的间断现象，因此在应用层开辟两块数据缓冲区，如图2所示，分别标号bufferl和buffer2，在装完bufferl以后，再使用数据填充buffer2。只要软件设计的合理，就可以在应用层连续地将交换数据。

　　底层软件设计的驱动中，可以开多个分块缓冲，分别对应用层进行相应的数据缓冲映射，由于底层驱动直接与硬件相关，因此需要尽可能设计出与硬件十分匹配的缓冲区分块，以达到最佳的硬件数据传输效果。

　　2.2 硬件设计

　　数据的传输过程由应用层程序发起，但由pci桥接口芯片plx9054执行。plx9054工作于主模式。在该模式下，软件应用层完全不需要耗费资源便能完成数据的传输。而应用层软件可以在这个过程中进行数据的产生和调配。整个传输过程通过dma和中断完成。

　　当dma传输开始后，首先对静态raml中数据进行传输，然后通知可编程逻辑器件cpld，启动地址计数器，将sraml中的数据送向d/a，通过数模转换产生模拟信号波形。在sraml向d/a送数据期间，plx9054开始向第二块静态ram中传送数据，同时，应用层软件又可以为第一块数据区准备数据，当向第二块静态ram传送完数据后，检测第一块静态ram，如果此时第一块ram中的数据已经发完，那么就启动第二块ram，向d/a发送数据，与此同时，又开始向第一块静态ram中传送数据，而应用层软件则开始为第二块ram准备数据。如此周而复始。如果工作条件设计的较为理想，那么就可以得到连续、不间断、形式不同的模拟信号。

　　设计中注意以下三个要点：

　　(1)应用层软件的核心工作是数据的产生和数据的调配。

　　(2)驱动层软件的设计是为了在数据传输过程中最有效地配合硬件，和最有效的响应硬件的中断。 <