PCI夾層卡

在以開放的局部匯流排標準和突出的高速傳輸性能為特色的PCI 匯流排的基礎上衍生出的PCI 夾層卡 (PMC) ，在保持PCI 匯流排性能的同時有著更為出色的物理特性，為數位化接收機與PC 機間數據傳輸提供了出色的解決方案。

在PC 系統中，PCI 板是與主機板成90°安裝的，這樣就占據大約5 個插槽 。但是，通過安裝平面平行於插槽的PCI 卡並使用不同的薄形連線器，能把PCI 板安裝到Multibus II、VME 或CompactPCI 板上，並且只占用一個插槽，該連線系統與PCI 接口合稱PMC。

基本介紹

• 中文名：PCI夾層卡
• 外文名：PCI Mezzanine Card
• 簡稱：PMC
• 優點：可任意組合和搭配不同主卡和模組
• 基礎：開放的局部匯流排標準和PCI 匯流排
• 套用學科：計算機科學、控制科學、臨床醫學

簡介

軟體無線電作為信息技術領域一種新的系統體系結構，其基本思想是構造具有開放性，標準化和模組化的通用硬體平台，通過軟體編程實現各種功能。其思想已經在雷達系統中有了廣泛的套用，雷達系統的中頻數位化接收機就是基於軟體無線電思想設計的。

在以開放的局部匯流排標準和突出的高速傳輸性能為特色的PCI 匯流排的基礎上衍生出的PCI 夾層卡 (PMC) 在保持PCI 匯流排性能的同時有著更為出色的物理特性，為數位化接收機與PC 機間數據傳輸提供了出色的解決方案。

相關簡介

PCI

PCI是Peripheral Component Interconnect（外設部件互連標準）的縮寫，它是目前個人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主機板產品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主機板帶有最多數量的插槽類型，在目前流行的台式機主機板上，ATX結構的主機板一般帶有5～6個PCI插槽，而小一點的MATX主機板也都帶有2～3個PCI插槽，可見其套用的廣泛性。 PCI是由Intel公司1991年推出的一種局部匯流排。從結構上看，PCI是在CPU和原來的系統匯流排之間插入的一級匯流排，具體由一個橋接電路實現對這一層的管理，並實現上下之間的接口以協調數據的傳送。管理器提供了信號緩衝，使之能支持10種外設，並能在高時鐘頻率下保持高性能，它為顯示卡，音效卡，網卡，MODEM等設備提供了連線接口，它的工作頻率為33MHz/66MHz。 最早提出的PCI 匯流排工作在33MHz 頻率之下，傳輸頻寬達到了133MB/s(33MHz X 32bit/8)，基本上滿足了當時處理器的發展需要。隨著對更高性能的要求，1993年又提出了64bit 的PCI 匯流排，後來又提出把PCI 匯流排的頻率提升到66MHz 。目前廣泛採用的是32-bit、33MHz 的PCI 匯流排，64bit的PCI插槽更多是套用於伺服器產品。 由於PCI 匯流排只有133MB/s 的頻寬，對音效卡、網卡、視頻卡等絕大多數輸入/輸出設備顯得綽綽有餘，但對性能日益強大的顯示卡則無法滿足其需求。目前PCI接口的顯示卡已經不多見了，只有較老的PC上才有，廠商也很少推出此類接口的產品。

夾層卡

夾層卡是一種為嵌入式體系添加以特定效能的有效且普遍套用的方法。因夾層卡是連線在基礎卡或載卡上，而不是徑直插在背板上，夾層卡可以自在變換。對體系設計人員來說，這意味著既能行靈巧配備，又可以自在晉級。但鑒於連線問題或安裝到開拓板上需占用額外的空間，這種靈巧性常常會以捨身效能為代價。

PMC標準簡介

PCI 匯流排作為一種非常高性能的本地匯流排，已經廣泛套用於外設間以及外設與主機間的高速數據傳輸。該匯流排允許將PCI 板插入PCI 匯流排連線器。PCI 具有許多特點，包括132Mbps (32bit/33MHz)的數據傳輸速率， 支持類似於Multibus II 的互連和3.3V 接口。

PCI 板的波形係數與常規的AT(ISA)板非常類似，這樣其能與現有的PC系統保持兼容。在PC 系統中，PCI 板是與主機板成90°安裝的，這樣就占據大約5 個插槽 (Multibus II、VME 或CompactPCI)。但是，通過安裝平面平行於Multibus II、VME 或CompactPCI 的PCI 卡並使用不同的薄形連線器，能把PCI 板安裝到Multibus II、VME 或CompactPCI 板上，並且只占用一個插槽，該連線系統與PCI 接口合稱PMC。

定義PMC 技術規範的公司想儘可能多的使用現有的標準，因而選擇了PCI 2.0 版電氣和邏輯技術規範以及IEEE 提議的CMC 標準。CMC 定義了從屬中間卡的尺寸、使用的連線器類型和主機板與從板上連線器的位置，使用了多個64 針薄形連線器。PMC 標準定義每個連線器各針的PCI 信號用途，另外它定義連線器的第64 針用於I/O 信號，該PMC 標準就是眾所周知的IEEE Std1386.1-2001。

一個單尺寸PMC 的大小為74mm*149mm。這樣，兩個具有這種接口的板卡就可以緊靠著安裝在Multibus II、VME 或CompactPCI 主機板上。作為一個IEEE 標準，PMC 確保了任何符合該標準的主機板或者模組能夠與其它按照該標準設計的主機板或者模組兼容。這樣為用戶提供了很大的柔性，用戶可以任意組合和搭配不同的主卡和模組。

多通道數位化接收機PMC 模組

總體方案

基於軟體無線電思想設計的數位化接收機平台有很好的通用性，目前軟體無線電數位化接收機的方案大致可分為以下四種：單通道窄帶數位化接收機、單通道寬頻數位化接收機、多通道寬頻並行數位化接收機和基於多相濾波的多通道寬頻信道化數位化接收機。單通道接收機方案只能同時接收一路信號而不具備多通道信號處理的能力，實際套用中往往需要同時處理多路信號，所以本設計選用可同時輸入四路獨立模擬信號的四通道數位化接收機設計方案。數位化接收機接收的中頻信號數位化後需要經過下變頻處理，在保證不丟失信息的條件下減小數據量，同時利用FPGA 對數據進行初步處理。

PCI 匯流排作為一種局部匯流排， 在數據傳輸速率方面有突出的優勢。32bit/33MHz 的PCI 匯流排，可以實現132Mbps 的數據傳輸速率，64bit/66MHz的PCI 匯流排數據傳輸速率高達528Mbps。它可以有效地實現數據的實時傳輸和存儲，保證了接收機信號處理的實時性。

綜合以上論述，接收機的總體方案為：首先對模擬信號中頻數位化，然後對數位訊號進行下變頻及初步的基帶數位訊號處理，最後數據由PCI 匯流排輸出，接收機的物理接口符合PMC 規範標準。

四通道數位化接收機總體方案圖

具體方案

確定數位化接收機的總體設計方案後，採用層次化設計方法將整個數位化接收機的電路設計細化為幾個模組並確定各個模組的基本功能，圖所示的DSP 部分應包括對中頻數位訊號進行下變頻，基帶數據處理，數據緩衝等。設計具體分為以下幾個相對獨立的模組。

A/D 轉換模組：可以對SMA 接頭輸入的四路模擬信號獨立採樣，實現模擬信號的中頻數位化。

數字下變頻模組：主要完成A/D 轉換模組輸出信號的混頻，降採樣等，將中頻數位訊號下變頻為低中頻或零中頻數位訊號。

數據處理模組：對數字下變頻模組輸出數據進行初步處理並構成與後續數據緩衝模組的轉換接口。

數據緩衝模組：利用大容量FIFO 實現不同時鐘及數據寬度數據的有效傳輸。

PCI 接口及控制模組：採用FPGA 內置PCI IP 核的方式實現數據的PCI匯流排傳輸。同時利用內置PCI IP 核的FPGA 剩餘資源實現對接收機各晶片的控制與協調工作。

電源與時鐘模組：選用電壓轉換晶片為各功能晶片提供不同的電壓，選用時鐘驅動晶片提供時鐘驅動能力。

設計為PMC 接口的數位化接收機的PCI 匯流排物理接口由4 個64 針插頭組成，即Pn1~Pn4，如圖所示，具有PMC 接口的數位化接收機可以方便地插在具有PMC 插槽的數位訊號處理板上。

數位化接收機與PMC 插槽互連示意圖