Philips PM5190與雙緩沖相對應(yīng)的是單緩沖模式。以寫操作為例，驅(qū)動程序每次在內(nèi)存上分配一個緩沖區(qū)WR_BUF，該緩沖區(qū)的地址信息存儲在DMA寄存器DMA_Reg中。當(dāng)寫滿緩沖區(qū)WR_BUF時，DMA引擎會產(chǎn)生MSI中斷，并通過PCIE核通知驅(qū)動程序。驅(qū)動分配新的緩沖區(qū)，并將該緩沖區(qū)地址通過PCIE總線寫入DMA寄存器DMA_Reg中。中斷的傳輸和DMA寄存器的更新會產(chǎn)生一定延時，這需要較大的TX_FIFO來存取延時期間DSP核產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

　　為精確測量中斷延時時間，搭建了基于Philips PM5190型PC和ML605開發(fā)套件的平臺，通過ChipScope觀察的波形結(jié)果如圖2所示。DMA中斷發(fā)生在時刻0（mwr_done:0?﹥1）；然后PCIE核向驅(qū)動發(fā)出MSI中斷，驅(qū)動程序查詢中斷寄存器發(fā)生在時刻2241（irq_wr_accessed:1?﹥0）；驅(qū)動程序分配新的內(nèi)存緩沖區(qū)，然后更新DMA寄存器發(fā)生在時刻2802（wr_dma_buff0_rdy:0?﹥1）。在這2802個時鐘周期內(nèi)，PCIE器件無法將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。PCIE的時鐘頻率為250 MHz，所以中斷延時T=2802×（1/250 MHz）=11.2 μs.假定DSP核產(chǎn)生數(shù)據(jù)的速率為200 MB/s，中斷延時期間將產(chǎn)生11.2 μs×200 MB/s=2241 B大小的數(shù)據(jù)。考慮到其他不可預(yù)測因素，如中斷堵塞等，為了不丟失數(shù)據(jù)，TX_FIFO至少需要幾KB的空間。這對于FPGA內(nèi)寶貴的硬件資源（如Block RAM）來說是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

　　與單緩沖模式相比，雙緩沖模式優(yōu)點(diǎn)歸納如下：

　?、?更新緩沖區(qū)不會引入中斷延時，這意味著較小的FIFO即可滿足需求，節(jié)約了硬件資源。

　?、?雙緩沖模式延長了驅(qū)動程序處理中斷的時間，也使緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的處理更加容易，丟包率大大減小。

　?、?數(shù)據(jù)的傳輸和內(nèi)存緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)處理可以并行處理，系統(tǒng)的實(shí)時性得到保證。

　?、?雙緩沖更適合Scatter/Gather DMA，取代block DMA，從而提高內(nèi)存效率。

　　2 軟件無線電平臺設(shè)計(jì)

　　軟件無線電基于可編程、可重構(gòu)的通用硬件平臺，通過加載不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的無線電功能，廣泛應(yīng)用于軍用和民用領(lǐng)域。為了能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的算法，其平臺需要具備高速數(shù)據(jù)交換和實(shí)時信號處理的能力。該設(shè)計(jì)參考Xilinx ML605開發(fā)套件，基于Xilinx Virtex6 LX240T FPGA芯片，通過增加相應(yīng)的模塊搭建通用的軟件無線電平臺。

　　Philips PM5190軟件無線電原理框圖如圖3所示。信號獲取模塊采用兩片ADC和DAC以實(shí)現(xiàn)IQ兩路信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換；通信模塊由以太網(wǎng)和USBRS232接口組成；擴(kuò)展卡可以是射頻發(fā)射機(jī)或接收機(jī)，通過擴(kuò)展卡接口與母板相連；JTAG接口提供在線編程和內(nèi)部測試功能；存儲器件包括512 MB DDR3內(nèi)存和128 MB平臺Flash，Philips PM5190分別用于動態(tài)數(shù)據(jù)存儲和配置FPGA;人機(jī)接口由LED/LCD、按鍵和開關(guān)等元件組成，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話；200 MHz有源晶振和SMA時鐘接口組成時鐘輸入模塊，向FPGA提供時鐘基準(zhǔn)；8通道PCIE接口和IP核實(shí)現(xiàn)平臺與PC間高速數(shù)據(jù)交換。

　　圖3 Philips PM5190軟件無線電原理框圖

Siemens Sinumerik Sirotec 6FX1120-3BC01 Board

Siemens Sinumerik Sirotec 6FX1123-7AA02 Board

Siemens Sinumerik Sirotec 6FX1111-0AP02 Board

Siemens Sinumerik Sirotec 6FX1111-0AJ02 Board

Siemens Sinumerik Sirotec 6FX1123-7AB02 Board

Siemens Sinumerik Sirotec 6FX1111-3AB00 Board

Siemens Sinumerik Sirotec 6FX1122-3CA00 KUKA

Siemens Sinumerik Sirotec 6FX1122-3CA01 KUKA

Siemens Simatic Sitop Power 2 6EP1331-1SL11 

Siemens Simatic S7 Sitop Power 20 6EP1436-3BA00 20A

Siemens Simatic S7 Moby ASM 450 6GT2002-0EB00

INDRAMAT TDM-1.2-030-300?-W1-000 TDM1.2-030-300-?W1-000

Bosch Servo Controller Servodyn TYP: SM 10/20-TC1 10A

Siemens Sinumerik CPU Board 6FX1138-5BA01 6FX11385BA01

Siemens Simatic S5 6ES5921-3WB15 6ES5-921-3WB15 Neu 

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