PCI数据采集卡 成都九州阿尔泰科技有成都九州阿尔泰科技有限公司 制作 成都九州阿尔泰科技有限公司 制作 联系方式：028-85291611 网址：www.art-control.net,PCI PCI-X PCI-E 简介 基于PCI数据采集卡的硬件构成 如何选择合适的A/D产品,PCI,PCI是PCI是Peripheral Component Interconnect(外设部件互连标准)的缩写，它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。,最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下，传输带宽达到133MB/s(33MHz * 32bit/s)，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，1993年又提出了64bit的PCI总线，后来又提出把PCI 总线的频率提升到66MHz。目前广泛采用的是32-bit、33MHz的PCI 总线，64bit的PCI插槽更多是应用于服务器产品,1991年 32bit /33MHZ,1993年 64bit /66MHZ,普通PCI总线带宽一般为132MB/s(在32bit/33Mhz下)或者264MB/s（在32bit/66Mhz下）。对于普通的声卡、百兆网卡、Modem卡等扩展设备一般使用的是132MB/s的传输速率，这种设备的金手指特征一般是与PCI插槽对应（长-短），而对于部分PCI显卡、千兆网卡、磁盘阵列卡、USB2.0或者火线卡等需要较高带宽的PCI设备一般可以使用264MB/s的带宽，这种设备的特征是金手指一般是三段式（短-长-短）,三段式（短-长-短）金手指,二段式（长-短）金手指,PCI特点,即插即用(Plug and Play) 中断共享等 扩展性好 多路复用 地址线和数据线共用一组物理线路 高速性 每个PCI总线支持4个PCI插槽,即插即用 是指当板卡插入系统时，系统会自动对板卡所需资源进行分配，如基地址、中断号等，并自动寻找相应的驱动程序。而不象旧的ISA板卡，需要进行复杂的手动配置。 实际的实现远比说起来要复杂。在PCI板卡中，有一组寄存器，叫“配置空间“(Configuration Space)，用来存放基地址与内存地址，以及中断等信息。 以内存地址为例。当上电时，板卡从ROM里读取固定的值放到寄存器中，对应内存的地方放置的是需要分配的内存字节数等信息。操作系统要跟据这个信息分配内存，并在分配成功后把相应的寄存器中填入内存的起始地址。这样就不必手工设置开关来分配内存或基地址了。对于中断的分配也与此类似 中断共享 ISA卡的一个重要局限在于中断是独占的，而我们知道计算机的中断号只有16个，系统又用掉了一些，这样当有多块ISA卡要用中断时就会有问题了。 PCI总线的中断共享由硬件与软件两部分组成： 硬件上，采用电平触发的办法：中断信号在系统一侧用电阻接高，而要产生中断的板卡上利用三极管的集电极将信号拉低。这样不管有几块板产生中断，中断信号都是低；而只有当所有板卡的中断都得到处理后，中断信号才会回复高电平。 软件上，采用中断链的方法：假设系统启动时，发现板卡A用了中断7，就会将中断7对应的内存区指向A卡对应的中断服务程序入口ISR_A；然后系统发现板卡B也用中断7，这时就会将中断7对应的内存区指向ISR_B，同时将ISR_B的结束指向ISR_A。以此类推，就会形成一个中断链。而当有中断发生时，系统跳转到中断7对应的内存，也就是ISR_B。ISR_B就要检查是不是B卡的中断，如果是，要处理，并将板卡上的拉低电路放开；如果不是，则呼叫ISR_A。这样就完成了中断的共享。,PCI 应用领域,PCI总线的应用十分广泛： 几乎每台PC及工控机均有PCI总线，且均以PCI总线为主，其他总线为辅； 各种档次的服务器及相关设备； 为其他PCI系列总线定义了基本的功能和电气特征，成为它们的基础；,PCI-X,PCI-X接口是并连的PCI总线（Peripheral Components Interconnect）的更新版本，仍采用传统的总线技术，不过有更多数量的接线针脚， 同时，如前所述的所有的连接装置会共享所有可用的频宽。 与原先PCI接口所不同的是：改过去的32位，PCI-X采用64位宽度来传送数据，所以频宽自动就倍增两倍，而扩充槽的长度当然就不可避免 的加大了，除此之外，其余的包含传输通讯协议、讯号和标准的接头格式都一并兼容，好处是3.3伏特的32位PCI适配卡可以用在PCI-X扩充槽上,在技术上，PCI-X并没有脱离PC体系，它仍使用64位并行总线和共享架构，但将工作频率提升到133MHz，。如果四组设备并行工作，每组设备可用带宽为266MBps；如果只有两组设备并行，那么每组设备就可分得533MBps；而在连接一组设备的情况下， 该设备便可以独自使用到全部的1.06GBps带宽。相对于64位PCI总线，PCI-X的提升相当明显，在它的帮助下，服务器内部总线资源紧张的难题得 到一定的缓解。 在2002pci-x发布2.0规范，它包含较低速的PCI-X 266及高速的PCI-X 533两套标准，分别针对不同的应用。同样，PCI-X 2.0并没有对总线架构做什么大改动，而只是将工作频率分别提升到266MHz和533MHz，以此获得更高的传输效能。PCI-X 266标准可提供2.1GBps共享带宽，PCI-X 533标准则更是达到4.2GBps的高水平。这两者最多都可以支持8组设备，扩展力相当强大；如果系统只安装4组设备，那么最高级的PCI-X 533标准允许每个设备获得超过1GBps的总线带宽，这完全可满足多路千兆以太网、光纤通道、SAS RAID系统的需求。此外，PCI-X 2.0也保持良好的兼容性，它的接口与PCI-X 1.0完全相同，可无缝兼容之前所有的PCI-X 1.0设备和PCI扩展设备。很自然，PCI-X 2.0成功进入服务器市场并大获成功，直到现在它仍然在服务器市场占据主流地位。,与PCI比较,与PCI总线不同的是，PCI总线必须频繁的于目标设备和总线之间交换数据，而PCI-X则允许目标设备仅于单个PCI-X设备看已进行交换，同时，如果PCI-X设备没有任何数据传送，总线会自动将PCI-X设备移除，以减少PCI设备间的等待周期。所以，在相同的频率下，PCI-X将能提供比PCI高14-35%的性能 PCI-X的频率将不再是PCI那样固定的，而是可随设备的变化而变化，比如某一设备工作于66MHz，那么它就将工作于66MHz，而如果设备支持100MHz的话，PCIX就将于100MHz下工作。PCI-X可以支持66,100,133MHz这些频率，而在未来，可能将提供更多的频率支持。 66MHz PCI-X 工作于66MHz的PCIX控制器将能访问最多4个PCIX设备，当然，如果增加PCIX至PCIX的桥接芯片可以支持更多设备。66MHZ PCI-X拥有533MB/s的带宽,100MHz PCI-X 所有PCIX设备均工作于100MHz下，此时PCIX总线将只能管理最多两个PCIX设备，在64bit总线和100MHz频率下，拥有800MB/s的带宽 133MHz PCI-X PCIX最豪华的版本，工作于133MHz的PCIX将能提供惊人的1066MB/s带宽，当然，此时仅支持1个PCIX设备工作。不过对于一些对带宽需求很大的设备，如光纤接口，千兆以太网接口等来说，PCIX 133将能提高很多优势。,2000年PCI-X 1.0,2002年PCI-x2.0,2002年PCI-X3.0,64bit 133MHZ 1.06Gbps带宽,1066MHZ 8.4Gbps带宽,64bit 266MHZ 2.1Gbps带宽 533MHZ 4.2Gbps带宽,但是并没有得到发展,PCI-X 发展流程图,PCI-Express,英特尔公 司提出3GIO（Third Generation I/O Architecture，第三代I/O体系）总线的概念，它以串行、高频率运作的方式获得高性能，而3GIO的体系设计也十分富有前瞻性，它将被设计为 满足未来十年PC系统的性能需要。3GIO计划获得广泛响应，后来英特尔将它提交给PCI-SIG组织，于2002年4月更名为PCI Express并以标准的形式正式推出。 PCI Express（以下简称PCI-E）采用了目前业内流行的点对点串行连接，PCI Express是新一代的总线接口，而采用此类接口的显卡产品， PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16 与PCI总线特点 PCI Express特点： 1) 是串行总线，进行点对点传输，每个传输通道独享带宽。 2)PCI Express总线支持双向传输模式和数据分通道传输模式 3) 与PCI总线良好的继承性，可以保持软件的继承和可靠性 PCI Express接口模式 通常用于显卡 网卡等,主板类接口卡.,2001年春季 3GIO,2002年4月 更名PCI-Express,8Gbps 带宽,规格 工作频率 传输速率 PCI-E 1X 2.5 GHz 512 MiB/s PCI-E 4X 2.5 GHz 2.0 GiB/s PCI-E 8X 2.5 GHz 4.0 GiB/s PCI-E 16X 2.5 GHz 8.0 GiB/s,PCI Express 技术优势,PCI Express之所以能迅速得到业界的承认，并且被大家公认为下一代10年总线标准，它具有鲜明的技术优势，它可以全面解决PCI总线技术所面临的种种问题。 双通道，高带宽，传输速度快 灵活扩展性 低电源消耗，并有电源管理功能 支持设备热拨插和热交换 支持同步数据传 具有数据包和层协议架构 每个物理链接含有多点虚拟通道 可保持端对端和链接级数据完整性 具有错误处理和先进的错误报告功能 使用小型连接，节约空间，减少串扰,1、在工作原理上，PCIe与并行体系并没有多大相似之处，它采用串行方式传输数据，而依靠高频率来获得高性能，因此PCIe也被称为“串行PCI”，由于串行传输不存在信号干扰，总线频率不受阻碍PCI顺利达到2.5GHZ工作频率， 2、其次是PCIe采用全双工工作模式，最基本的PCIe拥有4跟传输线路，其中两线用于发送数据，2线用于接收数据，发送接受数据同时进行。相比之下，pci总线与pci-x在一个时钟周期内单向传输，效率只有一半，加上pcie使用8b/10b内嵌入时钟技术，时钟信号直接被写入数据流中这比PCI更节省了传输通道提高效率。 3、PCI没有沿用传统的共享结构，它采用点对点的工作方式，每个PCI 设备都有专用的连接，这无需向整条总线申请带宽，避免了多个设备争抢带宽的情形，而这种情况在PCI 架构司空见怪了。,与PCI 比较,PCI,PCI-X1.0,PCI-Express,PCI-X2.0,PCI-X3.0,2001年春季3GIO,2002年64bit 266MHZ 2.1Gbps带宽 533MHZ 4.2Gbps带宽,1991年 32bit /33MHZ 1993年64bit/66MHZ,2000年64bit 133MHZ 1.06Gbps带宽,2002年1066MHZ 8.4Gbps带宽,2002年4月8Gbps带宽,基于PCI数据采集卡的硬件构成 如何 选择合适的A/D产品,PCI总线数据采集卡的硬件构成,基于PCI 总线的数据采集卡主要由PCI 总线模块，数据存储模块，AD转换模块以及CPLD逻辑控制模块组成，其基本原理是通过高速A/D将外部的模拟信道的信号进行采集，先将采集的信号存在FIFO中，当FIFO半满时，会产生一个半满信号HF通知CPLD使其产生控制信号用来控制PCI9054执行DMA传送，将数据读入电脑