前卫星技术已广泛应用于国民生产的各个方面。通讯卫星，气象卫星以及遥感卫星，科学探测卫星等与人们的生活密切相关。卫星所收集的大量数据资料能否及时准确地下传、接收和存储是卫星技术的一个重要方面。其传送过程如图 1 所示。

　　从卫星上高速下传的数据由地面卫星接收站转发为基带信号，通过光缆传送至数据中心，速度可达上百兆波特率，要求系统正确接收，经过同步和预处理，然后存入计算机系统，供数据中心使用。其特点是：数据下传速度高，数据量大，持续时间长，并且要求具有差错控制功能。而本文介绍了为了满足此要求而设计的数据接收和存储系统。

　　系统设计

　　数据接收和存储系统主要包括数据接收和预处理，数据传送，数据存储等部分。本文主要介绍 CPLD，PCI 总线结构，总线控制器 PCI9054。其系统组成如图 2 所示。

　　基带串行信号由复杂可编程逻辑器件（CPLD）进行串并转换，变为 8 位数据信号后根据编码方式找到同步帧，并进行预处理，然后传到先入先出存储器 FIFO， 在逻辑控制下将数据送入 PCI 总线控制器 PCI9054，由 9054 采用 DMA 突发方式传输至内存，再存储到 RAID 磁盘阵列。

　　采用复杂可编程逻辑器件（CPLD）可大大减少复杂的控制，通过 VHDL 语言即可灵活设置控制逻辑。而且随着超大规模集成电路的发展，可编程逻辑器件的发展非常迅速，现已达到数十万门，速度《1ns（管脚之间）。由于高速电路设计中的干扰问题非常严重，因此要尽可能地减少线路设计，所以采用 CPLD 不仅可满足系统要求的复杂的逻辑关系，而且可大大减少布线干扰，调试和更改也非常方便，是今后逻辑控制的发展方向。在本系统中，CPLD 不仅实现串并转换和同步的功能，同时还用以实现数据进入 FIFO 以及由 FIFO 传入 PCI9054 的传输控制逻辑，中断逻辑以及主机对数据传输通道的前端控制。

　　在总线结构上，由于数据传输速度高，以往的 ISA 总线不能满足要求（ISA 总线传输速度 5MB/S），必须采用更快的 PCI 总线结构。PCI 总线协议是 Intel 公司 1992 年提出的，为满足高速数据输入 / 输出要求而设计的一种低成本，高性能的局部总线协议。它是一种独立于处理器的总线结构，具有 32 位或 64 位的复用的数据地址总线，总线上的设备可以以系统总线的速度在相互之间进行数据传输，或直接访问系统内存，可以达到 132MB/s 的数据传输速率（64 位则性能加倍）。采用 PCI 接口的设备必须满足 PCI 接口规范 V2.2 标准。

　　总线结构具有非常明显的优点，但其总线规范十分复杂，要求非常严格的时序关系，接口的设计难度较大。因此，为了减少 PCI 总线在实际应用中的复杂性，许多公司设计出了专门针对 PCI 总线接口的控制芯片。PCI9054 就是其中比较先进的一种。PCI9054 是 PLX 公司推出的一种 33M， 32 位 PCI 接口控制器，可同时支持 3.3V 和 5V 两种信号环境，并且具有电源管理功能。其结构框图如图 3 所示。

　　它提供了三种物理总线接口：PCI 总线接口，LOCAL 总线接口，及串行 EPROM 接口。

　　总线的数据宽度为 32 位，时钟频率可达到 50MHZ， 并且支持数据预取功能。 9054 的 LOCAL 总线与 PCI 总线之间数据传输有三种方式：主模式（Direct Master），从模式（Direct Slave），DMA 方式。其内部具有两个 DMA 数据通道，双向数据通路上各有 6 个 FIFO 进行数据缓冲，可同时进行高速的数据接收和发送。8 个 32 位 Maibox 寄存器可为双向数据通路提供消息传送。9054 还有 2 个 32 位 Doorbell 寄存器，用来在 PCI 和 Local 总线上产生中断。

　　用户通过设置其内部寄存器，即可完成各种控制功能。9054 内部寄存器的配置信息可以写在一片串行 EPROM 中，在加电时 9054 自动加载串行 EPROM 配置信息，并由 PCIBIOS 通过 PCI 总线对配置寄存器读写。9054 可方便地与各种存储设备相连接，在本设计中，它与 FIFO 及 EPROM 的设计接口如图 4 所示。在本系统中，数据传输是单方向的，因此只设计 PCI9504 从 FIFO 中读数据的情况，只用到与读 FIFO 有关的信号，如 REN，RCLK 等。其中的 CPLD 逻辑关系如下：

　　平时为高电平（无效电平），当 ADS#为低（有效），BLAST 为高（无效），LW/R 为低（有效）时，表明 9054 开始了一个有效的读数据周期，CPLD 产生一个低电平信号 REN（有效电平）给 FIFO，同时作为 Ready 信号返回给 9054，通知 9054 设备已准备就绪。此信号持续到 ADS#为高（无效）且 BLAST 为低（有效）时，表明 9054 已经开始一个周期，此时 REN 信号再次变高电平（无效）。

　　信号与 REN 信号可同样设置，在读信号允许的同时使能 FIFO 芯片。

　　本设计中采用了 PCI9054 的 DMA 工作方式，在此方式下，9054 作为 PCI 总线的主设备，同时也是 Local 总线的控制者，通过设置其 DMA 控制器内部的寄存器即可实现两总线之间的数据传送。表 1 显示了与 DMA 传输相关的寄存器在 PCI 总线上的地址分配：

　　的 DMA 传输过程可由以下几个步骤实现：

　　．设置方式寄存器：设置 DMA 通道的传输方式，寄存器 DMAMODE0 或者 DMAMODE1 的位 9:0- 表示块传输，1- 表示散 / 聚传输；

　　．设置 PCI 地址寄存器：设置 PCI 总线侧的地址空间。

　　．设置 LOCAL 地址寄存器：设置 LOCAL 总线侧的地址空间。

　　．设置传输计数寄存器：以字节位单位设置传输数据量。

　　．设置描述寄存器：设置 DMA 传输的方向；在散 / 聚方式下，位 0 表示传输参数的加载地址，0-PCI 地址，1-Local 地址； 位 1 表示传输链结束，0- 未结束，1- 结束；位 2 设置当前块传输结束后中断；位 3 指示 DMA 的传输方向，0- 从 PCI 总线到 Local 总线，1- 从 Local 总线到 PCI 总线；高 28 位［31:4］表示传输参数表的地址指针。

　　．设置命令 / 状态寄存器：启动或停止 DMA 操作，并读此寄存器返回 DMA 状态 。

　　通过 PCI9054 的 DMA 传输方式，高速数据可以较容易地实现从 PCI 接口板上传入计算机，不必考虑 PCI 总线接口的实现，从而大大简化了设计中的复杂度，加快了设计周期。

　　结语

　　随着数字技术的发展，要求的数据传输速率将会越来越高，CPLD 技术和 PCI 总线将会越来越多地应用在数据传输的设计中，PCI9054 总线控制器有着较高的性能 / 价格比，将来的应用将会更加广泛。