摘要：文章介绍了一种基于PCI总线的高速噪声检测系统，介绍了采用PCI 9052作为PCI总线接口芯片的数据采集部分的设计原理，并说明了数据采集卡的高速采样和速率可变的实现原理，给出了底层硬件同上层软件的连接实现。

　　关键字：噪声检测；PCI总线；PCI 9052；WDM

 　   前言
　　噪声检测系统用于对环境噪声进行样本采集和频谱分析，确定噪声中的频率分量是否对人体造成伤害。该系统分为高速数据采集卡和频谱分析两部分。数据采集卡将采样采集到的数据送入计算机内，由应用程序完成快速频谱分析功能。由于环境噪声是实时变化的，因此需要采集电路的高速采样和数据的高速传输。鉴于传统总线无法满足高速传输的要求，采用了PCI总线作为噪声检测系统的底层平台。

　　PCI总线是Intel公司推出的一种微机扩展槽接口标准，时钟频率为0～33MHz，其最大数据传输速率为132～264Mbps，有效克服了传统总线进行高速数据传输时的瓶颈现象控制工程网版权所有，使数据的实时高速采集和传输成为可能。

　　数据采集卡结构说明
　　数据采集卡具有高速和速率可调节的特点。其前端采用声波传感器采集模拟噪

声信号，采集到的模拟信号经过A/D变换器转换为数字信号，数字信号再经PCI总线传输到计算机内。该数据采集卡主要包括数据采集电路、PCI接口电路和逻辑控制电路三部分，采集卡结构如图1所示。下面分别介绍各个部分的功能。

　　1. 数据采集电路
　　数据采集电路是由声波传感器和A/D变换器组成的CONTROL ENGINEERING China版权所有，传感器将采集到的噪声信号送入A/D变换器，转换成数字信号 输出。A/D变换器采用的是MAXIM公司的MAX 1446。MAX 1446有一路模拟信号输入CONTROL ENGINEERING China版权所有，10位数字信号输出，工作频率可达60MHz。实际的数据转换时间为：转换时间+各种延迟=5+0.5=5.5个时钟周期，由此可知MAX 1446的转换时间最低可达0.1μs，即采样速率可达到100Mbps，为高速数据采集提供了最基本的硬件条件。

　　2. PCI接口电路
　　考虑到PCI总线规范的复杂性，本设计采用了PLX公司的PCI 9052作为PCI总线接口芯片控制工程网版权所有，以简化硬件设计。PCI 9052是作为PCI总线和局部总线一端的设备的桥梁，保证了局部总线一端的设备在符合PCI总线的规范后连接到PCI总线上。PCI 9052提供了多个内部寄存器，以尽量提高总线接口设计的灵活性和传输速率。所有的寄存器可分为PCI总线配置寄存器和局部总线配置寄存器两类。PCI总线配置寄存器是为符合PCI规范所设置的，局部总线配置寄存器用于设定局部总线的工作方式。

　　对于PCI 9052，需要一个EEPROM存储配置信息，当主机启动时，EEPROM完成对PCI 9052内部的PCI总线配置寄存器和局部总线配置寄存器的初始化。在设计中采用Microchip公司93LC46作为EEPROM存储配置信息。

　　3. 逻辑控制电路
　　逻辑控制电路的作用是用于产生目标设备准备好信号LRDYi#。在MAX 1446完成一个A/D转换后控制工程网版权所有，使目标设备准备好信号LRDYi#有效，表明数据已经在数据线上，通知主设备可以从数据线上读取数据了。

　　由于MAX 1446的数据转换时间需要5.5个时钟周期，因此采用一个模6计数器作为控制电路，以保证在数据转换完成后，才产生LRDYi#。

　　数据采集卡原理图
　　数据采集卡原理图如图2所示。
　　对原理图有以下几点说明。
 

　　(1)设计中采用9052的非复用模式，因此将MODE接地，所以9052的LAD[31..0]上只有数据信息，而其地址信息在LA[27..0]上，又由于MAX1446的转换位数为10bit，因此将该10位输出数据D[9..0]连接到PCI 9052的LAD[9..0]，而LAD[31..10]接地。

　　(2)A/D变换器MAX 1446的时钟频率可高达60MHz。在设计中将PCI总线时钟(33MHz)作为A/D的时钟信号，从而简化了A/D的时钟电路。为了保证LRDYi#信号的产生同MAX 1446的转换同步，模6计数器的时钟信号也采用PCI总线的时钟信号。

　　(3)数据采集的速率的控制是通过上层的软件完成的。在设计中，将PCI 9052的局部总线端的输出信号CS0#作为A/D的使能信号，驱动A/D的转换功能。CS0#是PCI 9052局部总线端的一个通用片选信号，它是在配置寄存器编程指定的。通过上层软件对CS0#低电平产生的时间间隔的控制，即可实现实现对A/D采样速率的控制。由于A/D转换需要5.5个 时钟周期，在A/D转换期间，使能信号OE#应当始终保持有效，但是CS0#的低电平信号保持时间小于A/D转换时间，因此，使CS0#经过一脉冲展宽电路后再连接