基于PEX8111的CompactPCI Express 混合橋接板設(shè)計(jì)
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2．3 時(shí)鐘設(shè)計(jì)
發(fā)送器以2．5 Gb／s的速率定時(shí)輸出數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)該速率的時(shí)鐘必須精確在中心頻率±300 ppm內(nèi)，它最大允許每1 666個(gè)時(shí)鐘偏離1個(gè)時(shí)鐘。設(shè)備獲取時(shí)鐘輸入的方式有兩種：采用本板時(shí)鐘和使用外部輸入時(shí)鐘，該設(shè)計(jì)使用外部時(shí)鐘。如果使用擴(kuò)展頻譜定時(shí)(Spread Spectrum Clocking，SSC)功能，一般都要求鏈路上的發(fā)送器和接收器必須使用同一參考時(shí)鐘，SSC是一種用于緩慢調(diào)制時(shí)鐘頻率的技術(shù)，以便降低時(shí)鐘中心頻率處的EMI輻射噪音。有了SSC，輻射的能量就不會(huì)產(chǎn)生2．5 GHz的噪音尖峰信號(hào)，因?yàn)檩椛淠芰勘环稚⒌?．5 GHz周圍小的頻率范圍。
本模塊需要為外接的PCI設(shè)備提供時(shí)鐘信號(hào)，如圖2所示。33 MHz晶體作為時(shí)鐘源，通過(guò)零延時(shí)緩沖器CY2305輸出5路時(shí)鐘，并分別作為PEX8111和4個(gè)外接PCI設(shè)備的時(shí)鐘源。零延時(shí)緩沖器是一種可以將一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)扇出多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，并使這些輸出之間有零延時(shí)和很低偏斜的器件，所以可以認(rèn)為4個(gè)外接PCI設(shè)備工作在同一時(shí)鐘下。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/157759.htm
2．4 PCI接口設(shè)計(jì)
該P(yáng)CI接口實(shí)現(xiàn)的功能為PCI的HOST功能，包含總線信號(hào)和仲裁信號(hào)。在進(jìn)行該模塊設(shè)計(jì)時(shí)需要注意連接器J1的信號(hào)定義與標(biāo)準(zhǔn)的J1接口有一些差別。因?yàn)槿绻麑CI總線信號(hào)完整的引出需要兩個(gè)連接器J1，J2配合使用，但是因?yàn)楦咚龠B接器XSJ3處于原本J2的位置上，因此在缺少部分信號(hào)針的情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)完整PCI host功能，采取使用了特殊的CPCIJ1連接器的方法解決這個(gè)問(wèn)題，這種連接器比普通J1連接器多出15個(gè)信號(hào)引腳，可以使用這些多余的引腳引出REQn，ACKn信號(hào)。
2．5 電源設(shè)計(jì)
PEX8111芯片需要用到3種電源。其中PCI總線信號(hào)為5 V，I／O供電電壓為3．3 V，串行收發(fā)器的電源電壓為1．5 V，所以本模塊需要提供5 V，3．3 V和1．5 V三種電壓源。
5 V．3．3 V電壓由系統(tǒng)提供，1．5 V由3．3 V電壓轉(zhuǎn)換獲得，選取國(guó)家半導(dǎo)體公司的LP2992作為3．3～1．5 V電壓轉(zhuǎn)換模塊。該模塊具有90％以上的轉(zhuǎn)換效率、簡(jiǎn)單的外圍電路、更小的封裝、2．5％以下的紋波電壓等特點(diǎn)。
2．6 復(fù)位設(shè)計(jì)
復(fù)位輸入有三個(gè)，來(lái)自PCIe端的復(fù)位，來(lái)自PEX8111復(fù)位輸出，手動(dòng)復(fù)位信號(hào)，保證在主機(jī)側(cè)出現(xiàn)冷復(fù)位和要求本板單獨(dú)復(fù)位的情況下，可以將復(fù)位信號(hào)向下傳遞，如圖3所示。
3 高速電路設(shè)計(jì)
基于CPCIe總線的電路屬于高速電路，在電路設(shè)計(jì)之初就采用仿真工具進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)仿真結(jié)果不斷調(diào)整自己的設(shè)計(jì)。
對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真是該設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。PEX8111芯片信號(hào)的種類和數(shù)目都比較少，在芯片外圍沒(méi)有復(fù)雜的邏輯設(shè)計(jì)，在電路設(shè)計(jì)上對(duì)時(shí)鐘和電源的要求也比較簡(jiǎn)單，但是對(duì)傳輸在PCB上高速差分信號(hào)的質(zhì)量有很高的要求，這個(gè)要求也是當(dāng)前所有高速設(shè)計(jì)面臨的共性問(wèn)題。由于高速PCB設(shè)計(jì)需要考慮的因素很多，比如介質(zhì)、平面分割、信號(hào)的等長(zhǎng)等，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則已經(jīng)不再準(zhǔn)確，所以需要依靠仿真工具來(lái)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。在該設(shè)計(jì)中采用的仿真工具是Mentor公司Hyperlynx GHz，Hspice仿真模型，由器件的生產(chǎn)廠家提供。
仿真的過(guò)程主要包括前仿真和后仿真，以下敘述兩種仿真的具體內(nèi)容。
評(píng)論