雙口RAM在PCI總線與AVR接口設計中的應用

　　為了提高PCI總線與AVR單片機之間的數據傳輸速度，利用雙口RAM通過共享的方式實現PCI總線與AVR單片機之間的高速數據交換。利用有限狀態機方法將PCI接口芯片局部端邏輯轉換為雙口RAM讀寫控制信號和地址數據信號，并通過仿真工具Modelsim Se對接口電路進行了驗證，得出的仿真波形符合要求;利用乒乓操作方法實現PCI接口芯片和AVR單片機交替讀/寫數據存儲區，有效提高了PCI總線與AVR單片機之間的數據傳輸速度。實踐證明該設計方法是解決高低速設備的傳輸瓶頸問題的有效途徑。

　　1 PCI9052和IDT7006

　　1.1 PCI9052簡介

　　PCI9052是PLX公司為擴展適配板卡推出的低價位PCI總線目標接口芯片，低功耗，符合PCI V2.1規范，它的本地總線(Local Bus)可以通過編程設置為8/16/32位的復用或非復用總線。其主要性能特點如下：

　　(1)異步操作。PCI9052的Local Bus與PCI總線的時鐘相互獨立運行，兩總線的異步運行方便了高、低速設備的兼容。Local Bus的時鐘頻率范圍為0～40 MHz，TTL電平;PCI的時鐘頻率范圍0～33MHz。

　　(2)可編程的局部總線配置。PCI9052支持8位、16位或32位Local Bus，它們是復用或非復用。PCI9052有4個字節允許信號(LBE[3：0]#)，26條地址線(LA[27：2])和32位、16位、8位數據線(LAD[31：0])。

　　(3)直接從(目標)數據傳送模式。PCI9052具有雙向FIFO，可用于零等待狀態突發操作，支持從PCI總線到Local Bus的存儲器映射空間的突發傳送和I/O訪問。Local Bus能被設置成突發或持續單周期。

　　(4)4個局部片選。PCI9052提供4個片選，每個片選的基地址和范圍被E2PROM或主機編程成唯一的。

　　(5)5個局部地址空間。PCI9052提供5個局部地址空間，每個局部地址空間的基地址和范圍可以被E2PROM或主機編程成惟一的。

　　1.2 IDT7006簡介

　　IDT7006是美國IDT公司開發研制的高速16K×8 B雙口靜態RAM。該雙口RAM提供兩個獨立的具有控制、地址和I/O引腳的端口。其主要性能特點如下：可同時訪問雙端口同一存儲器空間;高速存儲訪問，訪問速度最高可達到15 ns;低功耗運行;雙片選，允許不需要外部邏輯的深度擴展;使用級聯和主從選擇引腳可以擴展IDT7006的數據總線寬度到16位或更寬;具有硬件仲裁方式、中斷仲裁方式和信號燈仲裁方式，來防止訪問沖突。

　　2 PCI9052和IDT7006的時序轉換

　　為將PCI9052的局部信號邏輯轉換為雙口RAMIDT7006的讀/寫控制信號邏輯，采用有限狀態機的方法來實現它們之間的邏輯轉換。在可編程器件設計中，狀態機的設計方法是應用最廣泛的設計方法之一，它是一種簡單、結構清晰、設計靈活的方法，易于建立、理解和維護，特別應用在具有大量狀態轉移和復雜時序控制的系統中，更顯其優勢。設計中用VerilogHDL描述的狀態機來實現接口的時序轉換。

　　2.1 硬件連接

　　硬件上采用可編程邏輯器件MAXⅡ(EPM240)來實現PCI9052和IDT7006的接口電路，PCI9052采取非復用、8 b局部總線寬度和單周期讀/寫方式，信號連接關系如圖1所示。