ｐｃｉ(ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ)局部總線１是一種高性能、３２位或６４位地址數(shù)據(jù)多路復用的同步總線。它的用途是在高度集成的外設控制器件、擴展卡和處理器／存儲器系統(tǒng)之間提供一種內(nèi)部的連接機構，它規(guī)定了互連機構的協(xié)議、電氣、機械以及設備配置空間。ｐｃｉ局部總線因具有極小延遲時間、支持線性突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、兼容性強以及系統(tǒng)能進行全自動配置等特點受到業(yè)界青睞。ｐｃｉ總線規(guī)范２．１版本還定義了由３２位數(shù)據(jù)總線擴充為６４位總線的方法，使總線寬度擴展，并對３２位和６４位ｐｃｉ局部總線外設做到向前和向后兼容。

目前微機之間的紅外通信是基于ｉｒｄａ－１．１標準的紅外無線串行ｓｉｒ通信，參考文獻２給出了基于ｉｓａ總線的紅外無線串行通信卡的設計及實現(xiàn)，該通信卡的數(shù)據(jù)速率為９．６ｋｂｐｓ～１１５．２ｋｂｐｓ，工作距離０～３ｍ。但由于ｒｓ－２３２端口的最高數(shù)據(jù)速率上限為１１５．２ｋｂｐｓ，不能滿足ｉｒｄａ－１．４規(guī)范甚高速紅外ｖｆｉｒ １６ｍｂｐｓ速率要求，所以使用了ｐｃｉ同步總線擴展外設的方法設計甚高速紅外控制器。雖然ｉｓａ總線的傳輸速率能滿足甚高速紅外控制器設計要求，但目前許多微機系統(tǒng)已經(jīng)逐漸淘汰ｉｓａ／ｅｉｓａ標準總線。原因是高速微處理器和低速ｉｓａ總線之間不同步，造成擴展外設只能通過一個慢速且狹窄的瓶頸發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使ｃｐｕ高性能受到嚴重影響。

１ ｈｈｈ１１３編解碼

２００１年５月，紅外無線數(shù)據(jù)協(xié)會ｉｒｄａ發(fā)布了紅外串行物理層規(guī)范ｉｒｄａ－１．４４；它與前期發(fā)布的物理層規(guī)范的主要區(qū)別在于增加甚高速紅外ｖｆｉｒ １６ｍｂｐｓ數(shù)據(jù)速率的編解碼技術和幀結構，而其它如視角范圍、發(fā)射器最小(大)光功率和接收器靈敏度等規(guī)范基本相同。紅外串行物理層規(guī)范ｉｒｄａ－１．４規(guī)定數(shù)據(jù)速率小于４ｍｂｐｓ采用ｒｚｉ(歸零反轉)調(diào)制，最大脈沖寬度是位周期的３／１６或１／４；數(shù)據(jù)速率４ｍｂｐｓ采用４ｐｐｍ(脈沖位置調(diào)制)；數(shù)據(jù)速率１６ｍｂｐｓ采用ｈｈｈ１１３碼。

ｉｒｄａ提出的ｖｆｉｒ編解碼技術—ｈｈｈ１１３碼是碼率為２／３，(ｄｋ)＝１１３的ｒｌｌｒｕｎ－ｌｅｎｇｔｈ－ｌｉｍｉｔｅｄ碼；它是一種功率消耗和頻帶利用率相對折中的高效編碼，其中參數(shù)ｄ、ｋ分別表示在兩個‘１’之間最小和最大的‘０’的數(shù)目，參數(shù)ｄ決定接收信號中有無碼間干擾ｉｓｉ，參數(shù)ｋ決定接收器能否從接收序列中恢復時鐘。ｈｈｈ１１３碼的帶寬效率使數(shù)據(jù)通信能夠選擇成本很低、上升／下降時間為１９ｎｓ的ｌｅｄ。功率效率避免了ｌｅｄ的熱問題，它能保證１ｍ距離范圍內(nèi)保持鏈接。１ｍ距離的１６ｍｂｐｓ鏈路可達到過去４ｍｂｐｓ鏈路的驅動電流和功耗。ｈｈｈ１１３碼和４ｐｐｍ碼(用于４ｍｂｐｓ)的顯著區(qū)別是ｈｈｈ１１３碼決不允許一個紅外脈沖緊跟前一個紅外脈沖，脈沖之間應該保持一個ｃｈｉｐ時間差。由于光電管工作區(qū)域內(nèi)有少量載流子的慢輻射，使ｌｅｄ或光電二極管表現(xiàn)出拖尾效應，ｈｈｈ１．１３碼能夠兼容拖尾效應，從而允許在ｃｈｉｐ時間周期內(nèi)脈沖的擴展。

雖然ｈｈｈ１１３碼的設計過程比較復雜，但ｉｒｄａ－１．４標準已經(jīng)詳細給出了編譯碼邏輯方程和電路，所以實現(xiàn)起來比較容易。筆者使用ａｌｔｅｒａ ｍａｘ＋ｐｌｕｓ п 進行邏輯功能仿真，并用ｇｗ４８ ｅｄａ實驗系統(tǒng)進行硬件仿真，驗證ｈｈｈ１１３碼編譯碼電路設計的正確性。

２ 甚高速紅外ｖｆｉｒ控制器的硬件設計

由于ｐｃｉ總線規(guī)定了嚴格的電氣特性，開發(fā)ｐｃｉ總線的應用具有很大難度，因此使用ａｍｃｃａｐｐｌｉｅｄ ｍｉｃｒｏ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ公司推出的ｐｃｉ接口控制器ｓ５９３３實現(xiàn)紅外控制器ｐｃｉ總線接口規(guī)范５。甚高速紅外ｖｆｉｒ控制器原理框圖如圖１所示。選用ａｌｔｅｒａ公司的ｆｌｅｘ１０ｋ系列現(xiàn)場可編程門陣列器件實現(xiàn)ｓ５９３３與紅外ｔｘ／ｒｘｆｉｆｏ、寄存器的傳輸控制和邏輯時序以及紅外接口控制邏輯和紅外收發(fā)器接口功能模塊(ｃｒｃ校驗、編解碼以及串／并轉換)。甚高速紅外ｖｆｉｒ控制器工作原理如下：首先由ａｍｃｃ ｓ５９３３外部非易失性串行ｅｅｐｒｏｍ ａｔ２４ｃ０２下載ｐｃｉ配置空間，然后主機通過直通(ｐａｓｓ－ｔｈｒｕ)寄存器數(shù)據(jù)訪問方式向紅外接口控制寄存器寫控制命令３。紅外接口控制邏輯根據(jù)控制命令發(fā)出控制信號，使整個紅外控制器處于準備狀態(tài)。當上層協(xié)議發(fā)出數(shù)據(jù)發(fā)送事件時，紅外接口控制邏輯發(fā)出消息，通知主機啟動ｓ５９３３總線主控讀操作，把上層數(shù)據(jù)寫到外部紅外ｔｘｆｉｆｏ數(shù)據(jù)緩沖器；同時紅外接口控制邏輯根據(jù)ｔｘｆｉｆｏ狀態(tài)把ｔｘｆｉｆｏ的數(shù)據(jù)發(fā)送到紅外收發(fā)器接口，進行鎖存、并／串轉換、ｃｒｃ校驗和編碼，最后通過ｖｆｉｒ收發(fā)器發(fā)送數(shù)據(jù)。同理ｖｆｉｒ收發(fā)