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随着网络通信技术的发展,以通信处理器和网络处理器为核心的嵌入式系统得到了广泛的应用。当今网络通信技术对数据信号处理的速度、带宽都有更高的要求,开发高性能的信号处理设备在网络通信领域有着重要的应用前景。基于这个方面的应用,本文采用Freescale公司的PowerQUICCⅢ系列CPU设计了基于MPC8541的PCI总线高速信号处理卡,同时具有PCI总线的即插即用性和MPC8541的高速实时处理能力。MPC8541是一款先进的网络通信处理器,是整个高速信号处理卡的控制核心,MPC8541的可编程性使得系统具有可扩展性,在硬件电路设计好之后,可以增加软件模块的方法增强系统的功能。本文详细介绍了Freescale公司的MPC8541处理器体系结构。完成了MPC8541与存储器、PCI总线、以太网、串行通信(UART)、I~2C接口等模块的接口电路的设计。本文设计使用PCI总线作为高速信号处理卡与控制计算机之间的接口,PCI总线具有独立于处理器的独特设计,传输率高,支持即插即用,支持突发传输和热插拔等特点。本文介绍了PCI总线的体系结构,包括PCI总线的特点、信号定义、总线命令、数据传输协议、读写时序等方面。在Windows操作系统中,对硬件设备的操作需要通过设备驱动程序进行。本文介绍了设备驱动程序的驱动原理和几种开发工具,并用Windriver开发工具的开发方法进行了驱动设计说明。整个信号处理卡的设计是采用Cadence公司的OrCAD/Allegro软件完成了电路的原理图和PCBlayout的设计工作,并通过测试,所有功能均达到了设计的要求。在系统的时钟配置设计,完成了VHDL的时钟代码编写。本论文设计的基于MPC8541的PCI总线高速信号处理卡,经硬件设计、软件驱动程序的开发、FPGA程序测试验证,已经应用于网络通信上的高速数据信号处理。