基于MPC8541的PCI總線高速信號(hào)處理卡設(shè)計(jì)的中期報(bào)告

基于MPC8541的PCI總線高速信號(hào)處理卡設(shè)計(jì)的中期報(bào)告一、設(shè)計(jì)背景隨著數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、深度學(xué)習(xí)、圖像處理等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，需要處理大量數(shù)據(jù)的場景變得越來越普遍。因此，存儲(chǔ)器和處理器的速度已成為制約系統(tǒng)性能的瓶頸。為了解決這一問題，硬件加速器得到廣泛應(yīng)用。本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)一個(gè)基于MPC8541處理器的PCI總線高速信號(hào)處理卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的快速處理以及高速數(shù)據(jù)傳輸，提高計(jì)算性能。二、設(shè)計(jì)方案1.系統(tǒng)架構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)由MPC8541處理器、DDR2存儲(chǔ)器、PCI總線接口芯片、以太網(wǎng)接口芯片、Flash存儲(chǔ)器、時(shí)鐘芯片和各種外設(shè)組成。如下圖所示。2.硬件設(shè)計(jì)（1）MPC8541處理器MPC8541是一款基于PowerPC架構(gòu)的處理器，擁有高性能和低功耗的特點(diǎn)。它的主頻可達(dá)800MHz，支持DDR2和PCI接口等多種接口，適合用于高速信號(hào)處理。（2）DDR2存儲(chǔ)器DDR2存儲(chǔ)器是本系統(tǒng)的主要存儲(chǔ)單元，其讀寫速度可達(dá)6400MB/s，能夠滿足高速信號(hào)處理的需求。（3）PCI總線接口芯片PCI總線接口芯片是實(shí)現(xiàn)處理卡與主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。本系統(tǒng)采用的是ALTERA公司的PCI總線接口芯片。（4）以太網(wǎng)接口芯片以太網(wǎng)接口芯片是實(shí)現(xiàn)處理卡網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)采用的是inter系列的以太網(wǎng)接口芯片。（5）Flash存儲(chǔ)器Flash存儲(chǔ)器是處理卡存儲(chǔ)程序代碼的重要存儲(chǔ)單元，本設(shè)計(jì)采用的是SPI接口的Flash存儲(chǔ)器。（6）時(shí)鐘芯片時(shí)鐘芯片為整個(gè)系統(tǒng)提供精確的時(shí)鐘信號(hào)，保證各種時(shí)序的準(zhǔn)確性。（7）外設(shè)外設(shè)包括各種控制芯片、接口芯片、狀態(tài)指示燈和按鍵等。3.軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件主要分為底層驅(qū)動(dòng)程序、中間件和應(yīng)用程序三個(gè)部分。其中底層驅(qū)動(dòng)程序主要負(fù)責(zé)處理卡與主機(jī)之間的通信，中間件提供各種處理算法的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用程序則根據(jù)具體的處理需求調(diào)用中間件提供的算法實(shí)現(xiàn)處理。三、預(yù)期成果設(shè)計(jì)完成后，預(yù)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)PCI總線高速信號(hào)處理的功能，并可提供相應(yīng)的軟件接口供用戶調(diào)用。四、難點(diǎn)及解決方案1.高速信號(hào)處理中時(shí)序要求高為確保各個(gè)信號(hào)的時(shí)序準(zhǔn)確，可以在硬件設(shè)計(jì)中采用多層板布線和差分信號(hào)等方式進(jìn)行處理。2.處理卡與主機(jī)之間的通信要求高速為確保處理卡與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸快速可靠，可以采用DMA等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。3.算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜為實(shí)現(xiàn)高