PCI总线异常的自动处理 - SOPC实现的PCI总线高速数据传输系统

2.2 PCI总线异常的自动处理

　　PCI总线DMA传输过程中，可能出现的异常包括：

　　(1)PCI总线上SERR信号为高，系统错误。

　　(2)PCI总线上PERR信号为高，数据奇偶校验错误;

　　(3)主设备或从设备中止传输;

　　(4)主设备或从设备中止传输，或重试次数超过门限，导致PCI桥对总线读/写失败。

　　在侦察接收系统设计中，上述异常一旦发生，PCI接口便中断NiosCPU,CPU接收到中断后，通过查询PCI桥的控制寄存器访问(Control RegisterAccess,CRA)空间，获得异常信息。系统错误发生时，PCI接口设备是没有办法恢复的，在这种情况下，NiosCPU可点亮指示灯，指示系统错误发生;其它异常情况发生后，Nios CPU可立即通过对DMA控制器的状态空间的长度写零来停止DMA传输，然后重新启动DMA传输，让系统从异常中恢复过来。

　　2.3 提高PCI总线DMA速率的优化措施

　　为了尽可能提高DMA传输速率，本方案中共采取了以下三个方面的措施。

　　(1)PCI总线的突发传输与Avalon总线的流水线操作

　　为了提高系统传输速率，应充分利用PCI总线的突发传输特性，使PCI总线处于突发传输状态。为此，在系统设计中，一方面使Avalon总线工作于流水线模式下，降低Avalon总线的延迟时间;另一方面适当增大缓存存储空间，避免因缓冲区满造成的传输延迟等待。

　　(2)DMA控制的优化

　　为了使DMA传输更为灵活，如程序运行过程中改变DMA长度、读写地址、数据的帧长度，以及发生异常时程序自动恢复等，本文中使用Nio sCPU控制DMA传输。CPU的主要任务是在PC使能DMA和数据准备好时启动DMA传输，应尽可能使程序紧凑，减少冗余操作，做到条件具备立即启动DMA传输。

　　(3)功能模块的时钟设置

　　如图2所示，SOPC中包括7个功能组件，为了进一步提高系统的速度，需要分别让这7个组件的时钟处于最佳状态。PCI总线访问相关组件的时钟为33MHz,Nios CPU相关的组件运行在150MHz时钟上。使系统在正确稳定运行的基础上，最大限度地提高运行速度。

　　3 结束语

　　该方案将PCI桥和用户逻辑在一片FPGA中实现，减少了硬件电路的复杂度、降低了系统成本;采用SOPC创建PCI桥，大大缩短了开发周期，提高了系统的可靠性，且因使用了片上Nios CPU进行DMA的在线配置和自动异常处理，使DMA传输更加灵活。通过在EP3C120芯片上验证，该设计能够实现大于100Mbytes /s的PCI总线DMA传输速率。