0 引言

　　目前市面上有多种数据采集卡，但其应用都具有一定的局限性，不可能完全满足用户的需求。本文介绍的数据采集卡可应用于某视频图像采集系统中，数据源发送多路同步串行数据，然后经过数据采集卡传入上位机用以进行后续分析。上位机向外写控制字并转换后以异步串行方式输出。用以控制视频图像的采集。本系统将 PCI接口逻辑和其他用户逻辑集成于一片FPGA中，因而大大节省了资源，便于进行串口扩展及其他功能的添加，性能良好，用途广泛。

　　1 PCI总线

　　PCI总线是一种高性能的局部总线，具有32位可升级到64位的、独立于CPU的总线结构。工作频率为33／66 MHz，最高传送速度可达132 MB／s（32位、33 MHz）或528 MB／s（64位、66 MHz）。

　　PCI总线定义了Memory（存储器）空间、I／O（输入／输出）空间和配置空间3种地址空间，并具有两种工作模式：其中主模式下的PCI设备具有总线控制权，可以实现DMA传输；而被主设备控制进行通信的称为从模式（TARGET）。

　　1．1 PCI总线的配置空间

　　所有的PCI设备都必须实现配置空间，该空间分为首部区和设备有关区。首部区中的强制性寄存器有：供应商代码（Vendor ID）寄存器用于标明设备制造商），设备代码（Device ID）寄存器（用于指明特定的设备，它由供应商分配），版本识别（Revision ID）寄存器，首部类型（He-ader Type）寄存器和类别寄存器（Class Code）。以上五个寄存器均可用于PCI总线上设备的识别。另外，首部区中还有两种必须实现的寄存器：其中命令寄存器用于存放PCI命令，而设备状态寄存器则用于记录PCI的状态信息。

　　操作系统在启动时应判断系统中有多少存储器、以及I／O设备需要多少地址空间，然后建立统一的地址映射关系，这时的PCI设备需要用到基地址寄存器。另外，若要实现中断，还必须设置中断引脚（Interrupt Pin）寄存器和中断线（Interrupt Line）寄存器。

　　1．2 PCI总线的中断机制

　　PCI总线的硬件中断方式分为边沿触发和电平触发，PCI设备为低电平触发（level-sensiTIve）。PCI总线上有4条中断请求信号线：INTA #、INTB#、INTC#、INTD#，中断引脚寄存器的值01H～04H分别对应4条中断线，单功能PCI设备只能使用INTA#。此外，使用了中断引脚的设备还必须实现中断线寄存器。POST例程（加电自检测程序）在进行系统初始化和配置时还要将中断线信息写入该寄存器。PCI总线中断是可以共享的，这一方面解决了中断资源紧张的问题，但另一方面也会给PCI中断的实现带来麻烦。

　　2 系统硬件实现

　　2．1 PCI配置寄存器的设置

　　Altera公司的PCI编译器（PCI Compiler）提供有使用Altera器件实现PCI接口设计的完全解决方案。其中包括4种PCI接口兆核函数（PCI IP）及相关测试平台。

　　通过PCI编译器的IP工具台或直接编辑生成的兆核函数头文件可以设置并修改PCI的配置空间信息，本系统的主要配置信息如下：