淺論PCI 9 O 5 2芯片功能及其應(yīng)用

0 引言
    目前，PCI總線已成為新一代個人計算機的標準總線，它是一種高性能的32／64位地址數(shù)據(jù)復(fù)用總線，總線時鐘頻率0～33MHz，具有獨立于處理器、高數(shù)據(jù)傳速率、即插即用、低功耗、適應(yīng)性強等特點。隨著PCI總線的廣泛應(yīng)用，其接口的設(shè)計開發(fā)顯得尤為重要。實現(xiàn)PCI總線接口一般采用CPLD或FPGA設(shè)計PCI接口，這種方法難度很大；另一種是采用專用的PCI接口電路，使設(shè)計開發(fā)者免除繁瑣的時序分析，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。PCI通用接口芯片對于PCI協(xié)議的良好支持，以及提供給設(shè)計者的良好接口都大大減少了設(shè)計者的工作量?，F(xiàn)有的PCI接口芯片主要有AMCC公司的MACCS59XX系列和PLX公司的PLX系列。本文將對PLX公司的PCI9052總線目標接口芯片的功能及其在PCI板卡設(shè)計中的應(yīng)用進行介紹。

1 PCI9052的功能與操作
1．1 PCI9052的簡要介紹
    PCI9052是PLX公司繼PCI9050之后新推出的，可用于低成本適配器的總線目標接口芯片。PCI9Q52與PCI9050一樣，可提供用于適配卡的小型高性能PCI總線目標(從屬)接口，以使ISA適配器可以迅速、低成本地轉(zhuǎn)換到PCI總線上。采用PCI9052可使適配卡上的I／O數(shù)據(jù)傳送速度從ISA總線的8MHz提高到PCI的33MHz。
    PCI9052能被編程去直接連接復(fù)用或非復(fù)用的8位、16位或32位局部總線。8位和16位模式也能容易地轉(zhuǎn)換成ISA轉(zhuǎn)PCI的設(shè)計。
    PCI9052包含讀和寫FIFO，用來將32位寬33MHz的PCI總線與有可能總線寬度要窄或慢的局部總線的速度進行匹配。最大5個局部地址空間和4個片選被支持。
1．2 PCI9052的主要功能
    支持低成本從屬適配器：PCI9052支持符合PCI2．1版本協(xié)議的低成本從屬適配器，此芯片也允許轉(zhuǎn)換ISA適配器到PCI。
    異步操作：PCI9052的局部總線與PCI總線的時鐘相互獨立運行，兩總線的異步運行便于高、低速設(shè)備的兼容。局部總線的運行時鐘頻率范圍為0～40MHz，TTL電平，PCI的運行時鐘頻率范圍為0～33MHz。
    支持突發(fā)操作：PCI9052支持從PCI總線到局部總線的猝發(fā)存儲器映射空間的傳送和I／O訪問，PCI9052提供一個64字節(jié)的寫FIFO和一個32字節(jié)的讀FIFO，從而支持預(yù)取模式即突發(fā)操作。
    中斷產(chǎn)生器：可以由局部總線的二個中斷信號LINTi1和LINTi2產(chǎn)生一個PCI中斷信號INTA#。
    串行EEPROM接口：PCI9052包含一個SEEPROM接口，用于存放PCI總線和局部總線的配置信息。
    5個局域總線地址空間和4個片選：基址和地址范圍可以由串行EEPROM或主機進行編程。
    大／小邊界的字節(jié)交換：PCI9052支持大和小邊界字節(jié)順序。在16位或8位局部總線操作時PCI9052也支持大邊界字節(jié)通路方式重定向到當前字／字節(jié)通路。
    總線驅(qū)動：所有地址、數(shù)據(jù)和控制信號都由PCI9052直接驅(qū)動，不用額外的驅(qū)動電路。
    局部總線等待狀態(tài)：插入LRDY#(局部準備好輸入信號)握手信號能產(chǎn)生幾個等待狀態(tài)，PCI9052也有一個內(nèi)部等待狀態(tài)產(chǎn)生器(R／W地址到數(shù)據(jù)，R／W數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)，和R／W數(shù)據(jù)到地址)。
    PCI鎖定機制：主機可以通過鎖定信號占有對PCI9052的唯一訪問權(quán)。
    ISA總線模式：PCI9052提供一個ISA邏輯接口，用戶可直接使PCI總線和ISA總線相連，可以非常容易地將ISA設(shè)計轉(zhuǎn)換到PCI。
    PCI9052的接口示意圖如圖1所示。

1．3 PCI9052的應(yīng)用操作
1．3．1 初始化
    在上電時，PCI總線的RST#信號將PCI9052的內(nèi)部寄存器設(shè)置為缺省值，同時，PCI9052輸出局部復(fù)位信號(LRESET#)，并且檢查EEPROM是否存在。如果設(shè)備上裝有EEPROM，且EEPROM的第一個16字節(jié)非空，那么，PCI9052根據(jù)EEPROM或PCI主機CPU設(shè)置內(nèi)部寄存器，否則設(shè)為缺省值。
1．3．2 復(fù)位
    PCI9052總線接口在RST信號輸入有效時將引起整個PCI9052的復(fù)位，并輸出LRESET局部復(fù)位信號。PCI總線上的主機可以通過設(shè)置控制寄存器中的軟件復(fù)位比特來對PCI9052進行復(fù)位，并輸出LRESET信號。
1．3．3 訪問串行EEPROM接口
    復(fù)位后，PCI9052開始讀串行EEPROM，若讀出的第一個字非FFFFH，則PCI9052繼續(xù)讀操作，否則認為EEPROM無效。對PCI9052來講，EEP-ROM的前四個字節(jié)應(yīng)為52H、90H、B5H和10H，其中9052H為設(shè)備號，10B5H為廠商編號。
1．3．4 訪問內(nèi)部寄存器
    PCI9052提供了二種類型的片內(nèi)寄存器，即PCI配置寄存器和局部配置寄存器，二者都只能由PCI總線和串行EEPROM訪問，也可以通過設(shè)置寄存器CNTRL[3：12]禁止對后者的訪問，這樣就極大地增強了接口設(shè)計的靈活性。
1．3．5 直接數(shù)據(jù)傳輸模式
    PCI9052支持PCI總線上的主處理器對局部總線上的設(shè)備進行讀／寫操作。PCI9052配置寄存器能夠訪問映射到局部的地址空間。同時片內(nèi)的讀寫FIFO使PCI9052能夠支持PCI總線與局部總線間的高性能猝發(fā)傳送。PCI總線主控訪問局部總線的示意圖如圖2所示。

1．3．6 PCI中斷(INTA#)的產(chǎn)生
    要產(chǎn)生P C I中斷IN TA#， 首先將寄存器INTCSR[6](PCI中斷使能位)設(shè)置為“1”，如果需要以軟件方式產(chǎn)生中斷，則只需將INTCSR[7](軟件中斷位)設(shè)置為“1”。如果系統(tǒng)設(shè)計方案中選用由局部總線上的設(shè)備產(chǎn)生中斷信號INTi1和INTi2，再生成PCI中斷INTA#的方式，只要將寄存器INTCSR的相關(guān)位按表1進行設(shè)置，復(fù)位后INTCSR的值全部為“0”。

1．3．7 局部總線ISA接口模式
    PCI9052的新功能是它直接提供給用戶ISA邏輯接口，從而保證了ISA到PCI的平滑轉(zhuǎn)換。另外，ISA接口還能支持8／16位存儲器或I／O設(shè)備。用戶通過對EEPROM的編程可將PCI9052置為ISA接口模式，在ISA接口模式下，LRESET信號將由低有效變?yōu)楦哂行?，并可將局部總線空間2、3配置為無復(fù)用方式。

2 PCI9052設(shè)計實例
    利用PCI總線目標接口芯片PCI9052設(shè)計PCI接口卡非常簡便，圖3是PCI主處理機讀取SRAM的接口示意圖，其主要功能是PCI主處理機通過PCI9052實現(xiàn)對RAM的單次或突發(fā)讀、寫操作。

2．1 電路連接
    按照圖3中的連接電路，對于SRAM主要有以下幾個引腳：A(17，0)、I／O(7，0)、OE、CE、WE等。地址線A(17，2)與本地地址線LA[17，2]相連，根據(jù)PCI9052的LBE[0，3]#的定義，這里用8位數(shù)據(jù)總線將LBE0#與A0連接，LBE1#與A1連接，OE與PCI9052的CSO#相連。
    PCI9052為設(shè)計人員提供了4個片選信號CS(3：0)#，可以為4個設(shè)備提供片選信號。這樣可以避免設(shè)計人員在設(shè)計電路時設(shè)計片選解碼電路，其地址和范圍可由其對應(yīng)的內(nèi)部寄存內(nèi)部本地寄存器配置。串行EEPROM用于存儲配置寄存器內(nèi)的配置信息，可以采用NM93C46或與之兼容的存儲器。
2．2 寄存器設(shè)定
    電路連接好后，要使電路能正常工作，必須對PCI9052內(nèi)部寄存器進行配置。根據(jù)電路性能及特點，應(yīng)將寄存器設(shè)定為非復(fù)用工作方式，采取存儲器映射，8位數(shù)據(jù)總線。局部總線0的基地址寄存器值為240001H，其地址范圍寄存器值為3FFF8H，其描述寄存器值為39H；片選0基址寄存器的初始值為4C0001；命令寄存器的初始值為02H；狀態(tài)寄存器的初始值為800H，其他寄存器采用默認值。確定好各個寄存器的值后，應(yīng)依據(jù)一定的次序?qū)⒓拇嫫鞯某跏贾祵懭隕EPROM。
2．3 驅(qū)動程序的開發(fā)
    為了從PCI總線配置寄存器中獲得主機動態(tài)分配的映射基址并對映射端口進行讀寫，必須編寫驅(qū)動程序。編寫Windows驅(qū)動程序時，可以使用DDK，但難度較大。為了簡化驅(qū)動程序開發(fā)，可使用Jungo公司推出的WinDriver開發(fā)工具。WinDriver可自動生成VxD驅(qū)動程序及相應(yīng)的高級函數(shù)。使用者不需具備Windows驅(qū)動程序開發(fā)知識，所生成的高級函數(shù)可直接在VC或CBuilder等高級編程語言中調(diào)用。

3 結(jié)束語
    由于PCI總線數(shù)據(jù)吞吐量大，傳輸速率高，從而大大改善了數(shù)據(jù)傳輸?shù)?ldquo;瓶頸”問題。所以，在未來的微機接口設(shè)計中，PCI總線的設(shè)計將成為主流。當然PCI總線協(xié)議比較復(fù)雜，設(shè)計PCI控制接口難度較大。實用證明，用專用PCI接口電路對設(shè)計PCI接口卡帶來很大的方便。本文主要介紹PLX公司的PCI9052專用接口電路，設(shè)計者可根據(jù)需要選用其他接口電路，不需要ISA接口時，可選用PCI9050；需要DMA數(shù)據(jù)傳送時，可選用PCI9054。專用PCI接口芯片的使用將避免用戶直接面對復(fù)雜的PCI總線協(xié)議，因此可以降低設(shè)計難度，從而使用戶能夠集中精力解決具體的應(yīng)用問題以縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，而且有利于驅(qū)動程序的開發(fā)。