基于PCI IP核的码流接收卡的设计(2)

要使用PCI_MT32功能模块就要了解其配置寄存器，配置寄存器中的基址寄存器最为重要，PCI_MT32共提供了6个基址寄存器，可以映射6个存储器或I/O 空间。在操作系统启动前后，基址寄存器分别起到两个作用。在操作系统启动前，基址寄存器存放定义的空间长度。以使加电软件以确定在系统中有多少存储器以及系统中的 I/O 控制器要求多少地址空间，然后才可以把 I/O 控制器映射到合理的地址空间并引导系统。在操作系统启动后，基址寄存器又要起到存放基地址的作用，通过对要存取的基址寄存器用配置写操作写入基地址，再通过基地址加偏移量就可以访问想要存取的空间。

图2 FPGA控制电路内部框图
 

主控逻辑模块

当PCI_MT32作为PCI总线主设备进行主模式操作时，主控逻辑模块对PCI_MT32本地侧信号进行控制以执行PCI主模式写事务，将FIFO的数据传送给从设备。同时还为DMA引擎提供PCI总线所处的状态，如总线是否处于数据阶段，是否有从设备终止等。

模块的主要设计思路：当PCI总线仲裁器允许PCI_MT32成为总线主设备时，PCI_MT32功能模块在本地侧输出lm_adr_ackn信号，表明地址阶段开始，此时主控逻辑模块应在l_adi线提供PCI地址，并在l_cbeni线提供PCI命令。在接下来的数据阶段，如果本地侧数据已准备好，就使lm_rdyn(本地侧主设备准备好)信号有效，并在l_adi线提供数据，在l_cbeni线提供字节使能。如果从设备被选中且准备好，数据传输就开始了。最后，通过通知PCI总线当前周期是本地侧最后的数据阶段，在完成这次数据传输后就进入总线空闲状态，PCI_MT32不再是总线主设备，一次数据传输也就结束了。

从控逻辑模块

当PCI_MT32作为PCI总线从设备进行目标事务操作时，从控逻辑模块对PCI_MT32本地侧信号进行控制。PC通过读本地侧相应寄存器，了解当前状态，通过对相应DMA寄存器的写操作，来启动DMA引擎。由于对寄存器的读写只用到目标单周期事务，且大部分信号由主机控制，从控逻辑相对简单。主要是保证在要存取的目标地址命中，且frame信号有效时，trdyn(从设备准备好)信号有效。

图3 DMA状态机流程图
 

DMA引擎模块

DMA引擎模块由DMA寄存器、DMA状态机等模块构成，当PCI_MT32作为PCI总线主设备进行主模式写操作时，它与主控逻辑模块共同将FIFO缓存输出的数据通过DMA操作发送到PCI_MT32本地信号侧。 其中，DMA寄存器的地址直接映射到PCI的地址空间，其基地址由PCI_MT32中的配置寄存器Bar0决定。主机通过访问这些寄存器来控制DMA操作。寄存器包括控制状态寄存器、PCI地址寄存器和中断状态寄存器。DMA状态机模块流程如图3所示。

以下对DMA状态机进行简要描述：状态机无数据传输时默认停留在空闲状态。当PC写控制状态寄存器中的启动位，就启动状态机，进入装载寄存器状态。自动装载PCI地址寄存器后进入等待请求状态。如果FIFO中的数据已经半满，进入请求状态申请占用PCI总线，接着进入等待允许状态，等待PCI设备获得总线的控制权。当PCI设备成为总线主设备，就进入准备状态。判断PCI总线的地址阶段结束将要进入数据阶段，则进入传输状态，进行数据传输。此时，如果从设备提出终止，则返回寄存器有效状态，根据情况重新申请总线的控制权；如果本次DMA数据传输结束或出现PCI异常中断、PCI系统错误、PCI奇偶校验错误、FIFO满等错误时，则分别进入结束状态或错误状态，写中断状态寄存器的相应位，同时发出中断信号。PC收到中断后，读中断状态寄存器确定中断类型，以进行下一步操作。最后返回空闲状态，并清除中断。(责任编辑：admin)