通過PCI局部總線實(shí)現(xiàn)設(shè)備間通信 - 基于PowerPC的車輛顯控系統(tǒng)

　　PCI局部總線是微型計(jì)算機(jī)中處理器/存儲(chǔ)器與外圍控制部件、擴(kuò)展卡之間的互聯(lián)接口，PCI局部總線規(guī)范是互聯(lián)機(jī)構(gòu)的協(xié)議，也是電氣和機(jī)械配置的規(guī)范。PCI局部總線具有總線主設(shè)備支持和自動(dòng)配置功能，提供了3類地址空間，即存儲(chǔ)器、I/O和配置地址空間。這些特點(diǎn)為總線上各設(shè)備間的通信奠定了基礎(chǔ)。

　　車輛顯控系統(tǒng)中存在多個(gè)PCI設(shè)備，鑒于PowerPC較強(qiáng)的處理能力和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)多任務(wù)處理功能，使得PowerPC控制主板成為“主設(shè)備”，負(fù)責(zé)設(shè)備間的協(xié)調(diào)，其他設(shè)備作為“從設(shè)備”。由“主設(shè)備”根據(jù)“從設(shè)備”的設(shè)備識(shí)別號(hào)和供應(yīng)商識(shí)別號(hào)對(duì)其進(jìn)行配置，根據(jù)地址空間的存儲(chǔ)映射訪問方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。PCI設(shè)備間的通信流程如圖6所示。

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　　圖6 PCI設(shè)備間的通信流程

　　3.3 應(yīng)用程序與設(shè)備驅(qū)動(dòng)的連接

　　應(yīng)用程序是通過調(diào)用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來訪問設(shè)備的。調(diào)用設(shè)備驅(qū)動(dòng)有3種方式：直接調(diào)用、通過操作系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)用和通過操作系統(tǒng)的擴(kuò)展模塊調(diào)用。直接調(diào)用方式可以使應(yīng)用程序高效地訪問設(shè)備，但移植性差，且用戶需自行管理設(shè)備;通過內(nèi)核調(diào)用，由操作系統(tǒng)管理，移植性好，但增加了系統(tǒng)開銷;通過擴(kuò)展模塊調(diào)用的優(yōu)缺點(diǎn)與通過內(nèi)核調(diào)用類似。

　　車輛顯控系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，需要良好的可移植性，且存在擴(kuò)展模塊，因此應(yīng)用程序同時(shí)使用通過內(nèi)核和擴(kuò)展模塊兩種方式來調(diào)用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。通過內(nèi)核調(diào)用通用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，通過擴(kuò)展模塊調(diào)用特殊驅(qū)動(dòng)程序。

　　3.4 應(yīng)用程序與設(shè)備的直接連接

　　針對(duì)一些特殊設(shè)備的控制要求，PowerPC控制主板對(duì)其采用直接控制的方式，而不通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

　　I2C總線是一種兩線式串行總線，主要應(yīng)用于微處理器外圍芯片的擴(kuò)展。它只需兩根線——串行數(shù)據(jù)線和串行時(shí)鐘線，即可實(shí)現(xiàn)微處理器與總線上具有I2C總線接口的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　I2C總線設(shè)備以其簡單性和有效性被廣泛使用。車輛顯控系統(tǒng)中用于模擬視頻顯示的視頻解碼器CCX25836就是其中之一。CCX25836的寄存器需要用I2C總線進(jìn)行配置，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用FPGA構(gòu)建了硬件I2C電氣結(jié)構(gòu)，在PowerPC控制主板上用軟件模擬視頻解碼器所需的I2C讀寫流程(詳見圖3～4)，設(shè)置其寄存器，從而實(shí)現(xiàn)視頻通道的切換、亮度對(duì)比度的調(diào)整等視頻顯示功能，如圖5所示。

　　結(jié)語

　　PowerPC MPC8548E微處理器以其豐富的接口、較強(qiáng)的運(yùn)算能力、較快的處理速度、穩(wěn)定性和易擴(kuò)展性受到嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者們的青睞。車輛顯控系統(tǒng)的主板采用此芯片為核心處理器，配備必要的外圍接口，并采用VxWorks作為運(yùn)行在其上的操作系統(tǒng)，使其具備了實(shí)時(shí)處理多任務(wù)的能力。通過擴(kuò)展PCI設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了顯控系統(tǒng)設(shè)備間、顯示系統(tǒng)與其他系統(tǒng)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換和控制。