高速PCI信号采集卡规划与完成归纳实例之：硬件体系完成

13.7硬件体系完成

13.7.1FPGA装备

FPGA作可编程器材，能够依据用户的需求进行现场可编程。为此，本体系完成了两种编程装备方法。

一种是直接对FPGA进行编程，运用JTAG形式，在QuartusII东西中输出SOF文件（SRAMObjectFile）。其长处是编程速度快，而且由所以对FPGA的SRAM结构进行编程，编程次数要多得多，可是掉电后，SRAM保存的编程信息将会丢掉。如图13.17所示为JTAG装备形式的硬件衔接方法。

另一种是经过对装备芯片进行编程完成（AS形式）。装备芯片具有掉电保存才能，在体系上电时，FPGA首要从装备芯片中读取编程数据，并对FPGA进行加载。对装备芯片的编程运用ActiveSerial编程形式，在QuartusII东西中输出POF文件（ProgrammerObjectFile）。如图13.18所示是AS装备形式的硬件衔接方法。

图13.17JTAG形式硬件衔接方法

图13.18AS形式硬件衔接方法

13.7.2PCI9054装备

PCI9054上电时，需求装备其内部的PCI装备寄存器和本地装备寄存器以及其他相关寄存器，用来描绘PCI9054在体系中的操作状况。

相关的装备信息运用EEPROM来进行存储，EEPROM能够经过编程器进行编程，也能够运用PLXSDK中的PLXMon东西进行编程。该东西可将EEPROM的装备信息导入/导出为EEP文件，便于装备信息的保存和交流。

如图13.19所示是PCI9054接口芯片的装备信息。

图13.19PCI9054接口芯片装备信息

EEP文件是一个依照EEPROM寄存器次序保存寄存器值的文件，对应于上面的装备信息，运用ultraedit软件检查该EEP文件能够看到如图13.20所示的信息。

图13.20EEP文件信息

13.7.3PCI9054PCI总线衔接标准

开发依据PCI总线的信号收集设备时，有必要依照PCI部分总线的电气标准对信号收集设备进行规划。下面介绍几个比较重要的电气标准。

1．5V与3.3V信号环境

在PC环境中PCI部分总线的电气标准供给了5V和3.3V两种信号环境，这个从主板上PCI总线衔接器上的分隔方位就能够看出。依据两种信号环境，PCI信号收集设备的规划也要进行相应的调整。

PCI部分总线还供给了通用板的规划方案，能够一起支撑5V和3.3V信号环境。依据这种方案规划的信号收集设备在衔接到不同信号环境下的PCI总线衔接器时，就能够自适应调整设备上的供电需求。

2．扩展板技术指标

这儿只描绘扩展板（即信号收集设备）上的技术指标，母版的技术指标归于主板上的规划标准，有爱好的读者能够查阅PCI总线标准。

首要，扩展板要指明板上电源的最大功耗，能够经过衔接器上的PRSNT1#和PRSNT2#两个信号进行装备。如表13.4所示为扩展板功耗挑选表。

表13.4 扩展板功耗挑选表

其次，需求依据通用板的PCI衔接器引脚分配表将PCI9054与衔接器正确进行衔接。需求留意的是，5V、3.3V和通用板的衔接器引脚分配是不一样的，这是进行PCB规划时需求特别留意的。

别的，PCI部分总线标准还对走线长度做了一些约束。例如一切32位接口信号的最大长度走线长度为1.5inch；时钟CLK的走线长度为2.5±0.1inch，而且只能衔接至一个负载上（在本事例中，只能衔接至PCI9054上）。

13.7.4电源体系

电源体系的位置十分重要，但往往规划者对电源体系的注重程度不行。一个合理、安稳的电源体系能够大大削减体系故障的发生率。规划电源时应考虑以下要素。

·电源体系输出的电压、电流、功率等要素。

·电源体系输入的电压、电流。

·电源的安稳性要素。

·电源体系的输出波纹。

·电源体系的兼容性。

·电磁搅扰要素。

·电源体系的体积约束。

·电源体系功耗约束。

·电源体系的本钱要素。

以上能够看出，规划一个好的电源体系需求考虑许多要素。

在本体系的电源体系中，由所以PCI设备，因而5V和3.3V都能够从PCI衔接器上获得。而FPGA内核需求的1.5V电压（规模是1.425V～1.575V）则选用低压差线性稳压器（LDO）进行规划。

线性电源模块（LDO）长处是本钱低、噪声小以及静态电流小等。一起它需求的外围电路很简单，一般只需求一两个旁路%&&&&&%即可。图13.21所示是LDO模块使用示意图。

假如选用固定输出电源芯片，那么挑选的规模就缩小了，只要单个芯片供给1.5V的输出，大部分电源芯片的固定输出是1.8V、2.5V和3.3V，可是都具有可调电压的类型。其使用电路衔接如图13.22所示。

VREF一般是1.25V，IADJ×R1能够疏忽。假定输入VIN为5V，VOUT为1.5V，那么R1/R2=1/5，而R1一般要求100~150W，那么能够选R1＝100W，R2＝500W。假如选用了固定电平输出的芯片，只需求把R2焊0W，R1开路即可。

图13.22LDO可调模块使用示意图