基于PCIE的数字信号处理板设计与实现

聂彬彬，解 放

(中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110032)

1 引言

为满足科研项目需求，本文设计了一种可应用于数字上/下变频、FFT等数字信号处理算法评估验证的通用数字信号处理卡，该板卡可将处理后的数据在计算机上显示和分析处理。该板卡主要由模拟数据输入/输出模块，数据存取模块、数字信号处理模块和数据通讯模块构成。模拟数据输入/输出模块主要由模数转换芯片和数模转换芯片构成。该板卡的数字逻辑部分全部在ALTERA公司生产的Arria GX2系列的EP2AG125EF29芯片内部实现，其中数据存取模块由FPGA内部的RAM资源和外接DDR2存储器共同组成，数据通讯模块利用FPGA器件内部提供的hard IP实现本设计所需的PICE接口，并利用WinDriver软件完成PCIE驱动的设计和API封装。本文介绍的板卡内部功能框图如图1所示。

图1 通用数字信号处理板卡功能框图

2 模拟数据输入/输出模块

(1)模数转换芯片使用精度为14位、采样率65MSPS的AD9244，可满足较高的模数转换精度和速度需求。AD9244无需配置，输出数据格式为14位并行数据，便于与FPGA的接口连接，本设计配置2块 AD9244。

(2)数模转换芯片采用精度为16位、采样率为1Gsps的AD9779A。AD9779A为双通道DAC，采用SPI串行总线接口进行配置。由于本文侧重点为通用数字信号处理卡的设计，故对AD9779A的内部寄存器具体内容不作介绍。使用AD9779A需要注意2组16位并行数据输入由FPGA驱动，两组16位数据在布线时要按数据总线处理，尽量确保等长。而AD9779A输出的DATACLK可以作为数据参考时钟接入FPGA的时钟输入管脚。FPGA输出并行数据添加TCO约束后，可以保证并行数据的每一位均几乎同时到达DAC的输入。……