摘 要：简要介绍了PCI接口控制器CY7C09449的特点，并结合实际的应用系统，详细描述了他在TMS3. 20VC33和PCI总线接口中的使用方法。该系统实现了生物微弱发光信号的实时采集和处理，在科研工作中取得了良好的效果。
1引言
在生物医学光子学研究中，常常需要获得高质量的微弱生物信号的发光图像并进行有效的处理。CCD成像是一门应用很广的技术，但是目前市场上出售的图像采集卡或者功能单一，多为视频帧的静止捕获、压缩和图像编辑等处理功能，或者由于成像设备功能固定，难以适应研究人员对图像做特定处理的需要。为了更好地实现对实时视频图像信号进行处理，利用TI公司数字信号处理器C3X系列中的TMS320VC33作为处理核心，以CYPRESS公司的CY7C09 449实现PCI传输协议，开发了这样的一个视频信号处理系统，在实际科研工作中取得了良好的应用效果。 2TMS320VC33的特点
TMS320VC33是浮点TMS320C3X家族中的产品，是TI公司新推出的一种32 b的高性能的数字 信号处理器。性能指标较TMS320C3X系列的其他型号有了很大的提高，指令周期分为13 ns和 17 ns两种，在75 MHz主频时运算能力高达150MFLOPS。拥有4块（2×16 K， 2×1 K）3 2 b的内部ARM，通过外部地址总线可以寻址高达16 M的地址空间。另外，TMS320VC33还拥有极低的电源功耗（<200 mW）。由于TMS320VC33的诸多优点，因此他在数字信号处理领域中获得了广泛应用。 3CY7C09449的特点和功能
CY7C09449是CYPRESS公司推出的一种PCI桥接芯片，他的结构如图1所示。他可以直接和许 多微处理器进行无缝连接，提供主机（PC机）到微处理器之间的主从接口模式。CY7C09449内 部的主要资源是128 kB的双端口共享存储器。这个存储器提供PCI总线和本地处理器之间的连接通道，他能够作为目标同时被PCI总线和本地处理器 访问。另外，CY7C09449还提供DMA功能，即他能直接成为PCI总线的主控 ，提供片内共享存储器和本地总线或者PCI总线之间的数据交换。CY7C09449还能通过PCI总线直接访问任何32 b的数据。他的I2O消息传输单元具有4个32 b FIFO，用来实现消息队列和中断功能。局部总线时钟速率可以高达50 MHz。33 V单电源供电，兼容3 V和5 V 的PCI信号环境。总之，CY7C09449实现了PCI协议中的多种传输机制，他可以主控PCI总线，高效地发挥PCI总线的传输能力。 4数据采集卡的系统结构
整个系统的结构框图如图2所示。该系统的核心器件是一片TMS320VC33 集成电路DSP芯片 ，此外还有A/D转换器件TLC5540，ISSI公司的数据存储器器件IS61LV25616，ST公司的程序存储器件SST39VF400A，CYPRESS公司的PCI接口芯片CY7C09449PVAC，ALTERA公司的可编程逻辑器件EPM7032等。整个系统的控制核心是DSP芯片，在他的控制下，完成图像的捕获，处理和显示。
为了充分发挥DSP芯片的处理能力，在图像采集期间，DSP不对采集的图像做任何处理，TM S320VC33只是对每行图像信息的采集点数和每帧图像信息的采集行数进行控制。采用本系统不用改动硬件电路就可以实现各种不同分辨率的图像采集。同时利用DSP芯片产生外部扩展帧存储器的地址信号，从而省去了地址发生器电路和时钟切换电路等大量硬件电路。 注意由于DSP的I/O口采用33 V电压逻辑，A/D转换器输出的数据是5 V电压逻辑，因此本系统中采用了74LVT16245兼具输出缓冲和逻辑电平转换的作用。
图2中的PLD主要用来产生外部RAM 和FLASH的各种控制信号。RAM采用ISSI公司的IS61LV25 616，最快访问时间为10 ns。FLASH采用ST公司的SST39VF400A。这两种器件都是33 V逻辑的器件，可以方便地和DSP接口。另外，在程序引导、图像采集和处理期间，为了时序配合的需要，需要用软件设置相应的等待周期。TMS320VC33可以用软件设置7个等待周期，完全可以满足系统设计的需要。 5PCI接口设计
CY7C09449的本地总线可以灵活地配制，在大多数情况下，仅需要少量的附加接口逻辑，就可以方便地和不同类型的微处理器接口。通过软件编程CY7C09449的工作寄存器的值可以灵活地实现和具有不同宽度的数据总线的存储器接口。图3给出了CY7C09449和TMS320VC33之间的接口电路图。
CY7C09449提供了符合PCI局部总线2.2规范的配置空间。系统上电复位后，立刻读取I2 C设备（串行E2PROM）0X0地址，其内容被传送到CY7C09449的配置寄存器和操作寄存器。考虑到数据传输的需要，在CY7C09449提供的3种数据传输方式中选择了高效的突发传输方式。这通过编程其操作寄存器来完成DMA控制器的初始化过程，由DMA控制器来完成突发传输过程。 6软件设计方面的考虑
借助CYPRESS公司提供的开发工具，实现了TMS320VC33和PC之间的通讯。下面给出DSP和PC 之间数据传输的关键函数。这样，只需要在VC++中调用此函数，就可以将经前端DSP处理后的数据传输到计算机。因为需要传输的是图像数据，数据量很大，所以在DSP和P C之间选用了PCI总线接口，保证了高速、大容量的数据传输需要。在软件编程过程中，特别要注意由于DSP是一种异步总线的器件，而CY7C09449是同步总线工作方式，这就要求在时序的设计上要仔细考虑。下面的函数实现了DSP和CY7C09449之间数据传输，给出了其中的关键代码：
7结语
实践表明，在DSP系统和PC机之间采用PCI接口，不仅满足了大量数据需要高速传输要求， 还可以充分利用PC机平台上丰富的软件和硬件资源，完成数据融合、图像显示、参数设置等任务。将运算量大的、实时性强的任务交给DSP芯片完成，充分利用了DSP芯片的特长，从而实现了PC机与DSP系统的优势互补。而CY7C09449PVAC是一个性价比较高的PCI接口芯片，非常适用于DSP和PCI之间的接口。该芯片和DSP接口时，连线简单、方便，同时借助该公司提供的开发工具，提高了开发效率，缩短了开发时间，是一种很有价值的PCI接口芯片。利用该芯片实现的图像处理系统在实践中获得了很好的应用效果。
参考文献
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