目前卫星技术已广泛应用于国民生产的各个方面。通讯卫星，气象卫星以及遥感卫星，科学探测卫星等与人们的生活密切相关。卫星所收集的大量数据资料能否及时准确地下传、接收和存储是卫星技术的一个重要方面。其传送过程如图1所示。
从卫星上高速下传的数据由地面卫星接收站转发为基带信号，通过光缆传送至数据中心，速度可达上百兆波特率，要求系统正确接收，经过同步和预处理，然后存入计算机系统，供数据中心使用。其特点是：数据下传速度高，数据量大，持续时间长，并且要求具有差错控制功能。而本文介绍了为了满足此要求而设计的数据接收和存储系统.
系统设计
数据接收和存储系统主要包括数据接收和预处理，数据传送，数据存储等部分。本文主要介绍cpld，pci总线结构，总线控制器pci9054。其系统组成如图2所示。
基带串行信号由复杂可编程逻辑器件(cpld)进行串并转换，变为8位数据信号后根据编码方式找到同步帧，并进行预处理，然后传到先入先出存储器fifo,在逻辑控制下将数据送入pci总线控制器pci9054,由9054采用dma突发方式传输至内存，再存储到raid磁盘阵列。
采用复杂可编程逻辑器件(cpld)可大大减少复杂的控制，通过vhdl语言即可灵活设置控制逻辑。而且随着超大规模集成电路的发展，可编程逻辑器件的发展非常迅速，现已达到数十万门，速度<1ns(管脚之间)。由于高速电路设计中的干扰问题非常严重，因此要尽可能地减少线路设计，所以采用cpld不仅可满足系统要求的复杂的逻辑关系，而且可大大减少布线干扰，调试和更改也非常方便，是今后逻辑控制的发展方向。在本系统中，cpld不仅实现串并转换和同步的功能，同时还用以实现数据进入fifo以及由fifo传入pci9054的传输控制逻辑，中断逻辑以及主机对数据传输通道的前端控制。
在总线结构上，由于数据传输速度高，以往的isa总线不能满足要求(isa总线最大传输速度5mb/s)，必须采用更快的pci总线结构。pci总线协议是intel公司1992年提出的，为满足高速数据输入/输出要求而设计的一种低成本，高性能的局部总线协议。它是一种独立于处理器的总线结构，具有32位或64位的复用的数据地址总线，总线上的设备可以以系统总线的速度在相互之间进行数据传输，或直接访问系统内存，可以达到132mb/s的数据传输速率(64位则性能加倍)。采用pci接口的设备必须满足pci接口规范v2.2标准。
pci总线结构具有非常明显的优点，但其总线规范十分复杂，要求非常严格的时序关系，接口的设计难度较大。因此，为了减少pci总线在实际应用中的复杂性，许多公司设计出了专门针对pci总线接口的控制芯片。pci9054就是其中比较先进的一种。pci9054是plx公司推出的一种33m,32位pci接口控制器，可同时支持3.3v和5v两种信号环境，并且具有电源管理功能。其结构框图如图3所示。
它提供了三种物理总线接口：pci总线接口，local总线接口，及串行eprom接口。
local总线的数据宽度为32位，时钟频率可达到50mhz,并且支持数据预取功能。9054的local总线与pci总线之间数据传输有三种方式：主模式(directmaster)，从模式(directslave)，dma方式。其内部具有两个dma数据通道，双向数据通路上各有6个fifo进行数据缓冲，可同时进行高速的数据接收和发送。8个32位maibox寄存器可为双向数据通路提供消息传送。9054还有2个32位doorbell寄存器，用来在pci和local总线上产生中断。
用户通过设置其内部寄存器，即可完成各种控制功能。9054内部寄存器的配置信息可以写在一片串行eprom中，在加电时9054自动加载串行eprom配置信息，并由pcibios通过pci总线对配置寄存器读写。9054可方便地与各种存储设备相连接，在本设计中，它与fifo及eprom的设计接口如图4所示。在本系统中，数据传输是单方向的，因此只设计pci9504从fifo中读数据的情况，只用到与读fifo有关的信号，如ren，rclk等。其中的cpld逻辑关系如下：
ren平时为高电平(无效电平)，当ads#为低(有效)，blast为高(无效)，lw/r为低(有效)时，表明9054开始了一个有效的读数据周期，cpld产生一个低电平信号ren(有效电平)给fifo，同时作为ready信号返回给9054，通知9054设备已准备就绪。此信号持续到ads#为高(无效)且blast为低(有效)时，表明9054已经开始最后一个周期，此时ren信号再次变高电平(无效)。
oe信号与ren信号可同样设置，在读信号允许的同时使能fifo芯片。
本设计中采用了pci9054的dma工作方式，在此方式下，9054作为pci总线的主设备，同时也是local总线的控制者，通过设置其dma控制器内部的寄存器即可实现两总线之间的数据传送。表1显示了与dma传输相关的寄存器在pci总线上的地址分配：
pci9054的dma传输过程可由以下几个步骤实现：
1．设置方式寄存器：设置dma通道的传输方式，寄存器dmamode0或者dmamode1的位9:0-表示块传输，1-表示散/聚传输；
2．设置pci地址寄存器：设置pci总线侧的地址空间。
3．设置local地址寄存器：设置local总线侧的地址空间。
4．设置传输计数寄存器：以字节位单位设置传输数据量。
5．设置描述寄存器：设置dma传输的方向；在散/聚方式下，位0表示传输参数的加载地址，0-pci地址，1-local地址；位1表示传输链结束，0-未结束，1-结束；位2设置当前块传输结束后中断；位3指示dma的传输方向，0-从pci总线到local总线，1-从local总线到pci总线；高28位[31:4]表示传输参数表的地址指针。
6．设置命令/状态寄存器：启动或停止dma操作，并读此寄存器返回dma状态。
通过pci9054的dma传输方式，高速数据可以较容易地实现从pci接口板上传入计算机，不必考虑pci总线接口的实现，从而大大简化了设计中的复杂度，加快了设计周期。
结语
随着数字技术的发展，要求的数据传输速率将会越来越高，cpld技术和pci总线将会越来越多地应用在数据传输的设计中，pci9054总线控制器有着较高的性能/价格比，将来的应用将会更加广泛。