PCI總線通用接口芯片CH361及其應(yīng)用
關(guān)鍵詞：PCI總線；CH361；I/O端口映射；擴(kuò)展ROM映射
１ 主要特點(diǎn)
ＣＨ３６１是一個(gè)簡(jiǎn)便易用的ＰＣＩ總線通用接口芯片。該器件在本地端提供了通用的８ 位數(shù)據(jù)總線。由于其支持Ｉ／Ｏ 端口映射和擴(kuò)展ＲＯＭ 映射，因而可廣泛應(yīng)用于制作低成本的基于ＰＣＩ總線的計(jì)算機(jī)板卡，或者用于將原先基于ＩＳＡ 總線的板卡移植到ＰＣＩ總線上。
ＣＨ３６１的主要特點(diǎn)如下：
● 帶有通用８位主動(dòng)并行接口：包括８位數(shù)據(jù)、１６位地址、Ｉ／Ｏ讀和寫以及存儲(chǔ)器讀和寫；
● 可以設(shè)定ＰＣＩ設(shè)備的設(shè)備標(biāo)識(shí)（Ｖｅｎｄｏｒ ＩＤ，Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤ，Ｃｌａｓｓ Ｃｏｄｅ 等）；
● 支持長(zhǎng)度達(dá)２４０字節(jié)的Ｉ／Ｏ端口；
● 允許本地硬件地址實(shí)現(xiàn)專用Ｉ／Ｏ端口，可直接移植ＩＳＡ板卡到ＰＣＩ總線；
● 具有兩種Ｉ／Ｏ端口存取速度：分別為６０ｎｓ和２４０ｎｓ；
● 支持直接映射容量為８ｋＢ或者３２ｋＢ的擴(kuò)展ＲＯＭ（Ｂｏｏｔ ＲＯＭ）；
● 支持通過(guò)８ｋＢ或者３２ｋＢ擴(kuò)容窗口映射的、容量為６４ｋＢ／１２８ｋＢ的擴(kuò)展ＲＯＭ；
● 支持?jǐn)U展ＲＯＭ（Ｂｏｏｔ ＲＯＭ）的寫操作，同時(shí)支持存儲(chǔ)器ＳＲＡＭ和閃存Ｆｌａｓｈ－Ｍｅｍｏｒｙ；
圖2
●內(nèi)置預(yù)引導(dǎo)Ｍｉｎｉ－Ｂｏｏｔ－ＲＯＭ，可支持?jǐn)U展ＲＯＭ模擬；
●內(nèi)置Ｉ２Ｃ主設(shè)備接口，可掛接Ｉ２Ｃ從設(shè)備；
●支持本地設(shè)備數(shù)據(jù)等待，并可提供本地?cái)?shù)據(jù)輸入緩存；
●內(nèi)置４μｓ～１ｍｓ的硬件計(jì)時(shí)單元，用于延時(shí)；
●采用８０個(gè)腳的ＬＱＦＰ８０和ＰＱＦＰ８０兩種形式；
●采用了４項(xiàng)專利技術(shù)和多項(xiàng)專有技術(shù)，低成本，簡(jiǎn)便易用。
２ 引腳功能
ＣＨ３６１接口芯片的引腳排列如圖１所示。各引腳功能如表１所列。
表1 CH361的引腳功能描述
| 引 腳 號(hào) | 引 腳 名 稱 | 類 型 | 引 腳 說(shuō) 明 |
| 20,61,80 | VCC | 電源 | +5V電源 |
| 1,21,60 | GND | 電源 | 接地 |
| 64 | PCI_RST | 輸入 | 系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)線 |
| 65 | PCI_CLK | 輸入 | 系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)線 |
| 2～5,14～19,22～23, 25～32,66～73,76～79 |
PCI_AD31～PCI_AD0 | 三態(tài)輸出及輸入 | 地址、數(shù)據(jù)復(fù)用信號(hào)線 |
| 6,13,24,74 | PCI_CBE3～PCI_CBE0 | 輸入 | 總線命令、字節(jié)使能復(fù)用信號(hào)線 |
| 12 | PCI_PAR | 三態(tài)輸出 | 奇偶校驗(yàn)信號(hào)線 |
| 75 | PCI_IDSEL | 輸入 | 初始化設(shè)備選擇信號(hào)線 |
| 7 | PCI_FRAME | 輸入 | 幀周期開(kāi)始信號(hào)線 |
| 8 | PCI_IDRY | 輸入 | 發(fā)起設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)線 |
| 9 | PCI_TRDY | 三態(tài)輸出 | 目標(biāo)設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)線 |
| 10 | PCI_DEVSEL | 三態(tài)輸出 | 目標(biāo)設(shè)備選中信號(hào)線 |
| 11 | PCI_STOP | 三態(tài)輸出 | 可用于INTA中斷請(qǐng)求信號(hào)線，一般不連接 |
| 51～58 | D7～D0 | 三態(tài)輸出及輸入 | 8位數(shù)據(jù)信號(hào)線，各帶40kΩ上拉電阻，D7同時(shí)是I2C接口的SDA信號(hào)線 |
| 33～39，42～50 | A15～A0 | 輸出 | 16位地址信號(hào)線，A15～A8可以獨(dú)立控制輸出，A15同時(shí)可以設(shè)定為I2C接口的SCL信號(hào)線 |
| 40 | IOP_RD | 輸出 | I/O端口的讀選通/使能，低電平有效 |
| 41 | IOP_WR | 輸出 | I/O端口的寫選通/使能，低電平有效 |
| 62 | MEM_RD | 輸出 | 擴(kuò)展ROM或存儲(chǔ)器的讀選通/使能，低電平有效 |
| 63復(fù)用 | MEM_WR | 輸出 | 擴(kuò)展ROM或存儲(chǔ)器的寫選通/使能，低電平有效 |
| IOP_HIT | 輸入 | 本地硬件地址請(qǐng)求，低電平有效，帶上拉 | |
| 59復(fù)用 | SYS_EX | 輸出 | 可以獨(dú)立控制的輸出信號(hào)線，可以設(shè)定為I2C接口的SCI信號(hào)線 |
| IOP_WAIT | 輸入 | 本地設(shè)備數(shù)據(jù)等待請(qǐng)求，低電平有效，帶上拉 | |
| EXT_WR | 輸入 | 本地?cái)?shù)據(jù)輸入緩存寫使能，上升沿有效，帶上拉 | |
| INT_REQ | 輸入 | 本地中斷請(qǐng)求輸入，低電平有效，帶上拉 |
３ 工作模式
為了在不增加引腳的前提下提供更多可用功能，ＣＨ３６１對(duì)部分引腳進(jìn)行了復(fù)用，并可通過(guò)“工作模式設(shè)定”進(jìn)行功能選擇。“工作模式設(shè)定”的具體方法如下：首先將本地端８位數(shù)據(jù)信號(hào)線采用上拉或者下拉的方式設(shè)定為所需的高電平或者低電平，以便在ＣＨ３６１被復(fù)位后根據(jù)這些信號(hào)線的默認(rèn)狀態(tài)來(lái)設(shè)定工作模式以及參數(shù)；這些信號(hào)線在作為８ 位數(shù)據(jù)總線被驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于一般外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電流不小于１ｍＡ，所以，上拉或者下拉不會(huì)影響其對(duì)數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)；另外，ＣＨ３６１僅在復(fù)位后的１μｓ內(nèi)一次性設(shè)定工作模式及參數(shù)，所以，如果外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)能力很小或者是采用ＯＣ 集電極開(kāi)路驅(qū)動(dòng)，那么，系統(tǒng)僅在復(fù)位后的短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)下拉，而在其余時(shí)間屏蔽下拉或者轉(zhuǎn)換成上拉。表２和表３所列為設(shè)定工作模式和參數(shù)時(shí)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值（１ 即高電平，０ 即低電平）。
表2 工作模式設(shè)定表
| 數(shù) 據(jù) 線 | 數(shù) 據(jù) 線 的 設(shè) 定 說(shuō) 明 | 設(shè)定值=0 | 設(shè)定值=1 |
| D0 | 設(shè)定系統(tǒng)復(fù)位后A15地址線的默認(rèn)值 | 復(fù)位后為0 | 復(fù)位后為1 |
| D1 | 選擇PCI設(shè)備標(biāo)識(shí)（ID） | 外部提供ID | CH361默認(rèn)1D |
| D4 | 選擇復(fù)用引腳63的功能 | IOP_HIT | MEM_WR |
| D5 | 設(shè)定I/O端口存取速度、擴(kuò)展ROM容量 | 60ns、8kB | 240ns、32kB |
| D7和D6 | 提供給產(chǎn)品制造商使用，數(shù)據(jù)線的狀態(tài)從PCI設(shè)備配置空41H中讀取 | ||
表3 引腳復(fù)用設(shè)定表
| 數(shù)據(jù)線D4-D3-D2的設(shè)定值 | 選擇復(fù)用引腳59 |
引腳功能說(shuō)明 |
| D4-D3-D2=000或者100 | INT_REQ | 本地中斷請(qǐng)求輸入 |
| D4-D3-D2=001 | IOP_WAIT | 本地設(shè)備數(shù)據(jù)等請(qǐng)求 |
| D4-D3-D2=010 | EXT_WR | 本地?cái)?shù)據(jù)輸入緩存寫使能 |
| D4-D3=011或者110或者111 | SYS_EX | 獨(dú)立控制輸出，復(fù)位后為0 |
| D4-D3-D2=101 | 獨(dú)立控制輸出，復(fù)位后為1 |
４?。茫龋常叮钡牡湫蛻?yīng)用
４．１ 與ＰＣＩ總線的連接電路
圖２所示是ＣＨ３６１與ＰＣＩ總線進(jìn)行連接的接口電路，圖中，電容Ｃ１～Ｃ４用于電源退耦，而Ｃ２～Ｃ４應(yīng)分別并聯(lián)在ＣＨ３６１的三對(duì)電源引腳上。圖中，ＰＣＩ總線的電源線引腳可以自由選擇，但數(shù)量不得少于４對(duì)。ＣＨ３６１屬于高頻數(shù)字電路，
因此，設(shè)計(jì)ＰＣＢ板需要參考ＰＣＩ總線規(guī)范。
４．２ 與存儲(chǔ)器的連接電路
圖３是ＣＨ３６１與ＳＲＡＭ６２２５６存儲(chǔ)器的接口電路。圖中，ＣＨ３６１通過(guò)ＭＥＭ＿ＲＤ和ＭＥＭ＿ＷＲ與存儲(chǔ)器Ｕ２（型號(hào)是ＳＲＡＭ６２２５６）連接。因?yàn)椋茫龋常叮敝辉冢校茫稍O(shè)備配置空間中提供擴(kuò)展ＲＯＭ基址寄存器，而計(jì)算機(jī)ＢＩＯＳ通常不會(huì)為ＳＲＡＭ設(shè)置擴(kuò)展ＲＯＭ基址，所以在讀寫存儲(chǔ)器Ｕ２前，需要設(shè)置擴(kuò)展ＲＯＭ基址寄存器，以將存儲(chǔ)器Ｕ２映射到存儲(chǔ)器空間。也就是說(shuō)，向ＣＨ３６１的擴(kuò)展ＲＯＭ基址置入地址值０Ｅ００００００１（該地址不能與其它設(shè)備的存儲(chǔ)器地址相沖突，最低位置１是為了啟用擴(kuò)展ＲＯＭ）后，Ｕ２即被映射到０Ｅ０００００００Ｈ至０Ｅ０００７ＦＦＦＨ 的地址空間，這樣，當(dāng)計(jì)算機(jī)讀寫０Ｅ０００１２３４Ｈ 地址的存儲(chǔ)器時(shí)，實(shí)際上就是讀寫存儲(chǔ)器Ｕ２的１２３４Ｈ地址的內(nèi)容。
如果將普通的ＳＲＡＭ換成雙端口ＳＲＡＭ，則ＣＨ３６１可以通過(guò)雙端口存儲(chǔ)器與外部的單片機(jī)或者ＤＳＰ交換數(shù)據(jù)。ＣＨ３６１使用８位數(shù)據(jù)總線，所以，向ＳＲＡＭ寫入數(shù)據(jù)只能以字節(jié)為單位進(jìn)行，但從ＳＲＡＭ讀出數(shù)據(jù)則能夠以字節(jié)、字、雙字為單位進(jìn)行。ＣＨ３６１通過(guò)存儲(chǔ)器與外部電路交換數(shù)據(jù)的實(shí)測(cè)速度可以達(dá)到每秒１．５Ｍ字節(jié)。
４．３ 連接擴(kuò)展ＲＯＭ
圖４是ＣＨ３６１與擴(kuò)展ＲＯＭ的接口電路。
ＣＨ３６１可通過(guò)ＭＥＭ＿ＲＤ與ＲＯＭ芯片Ｕ３（型號(hào)是２７Ｃ５１２）進(jìn)行連接。它支持ＥＰＲＯＭ和閃存Ｆｌａｓｈ－Ｍｅｍｏｒｙ，容量可以是３２ｋＢ或者６４ｋＢ。如果將ＳＹＳ＿ＥＸ用于Ａ１６地址線，則最大容量可達(dá)１２８ｋＢ。一般情況下?ＣＨ３６１可以直接支持３２ｋＢ容量的擴(kuò)展ＲＯＭ（即２７Ｃ２５６芯片的容量），也可以在擴(kuò)展ＲＯＭ的程序中通過(guò)控制Ａ１５地址線支持６４ｋＢ容量的ＲＯＭ芯片。下拉電阻Ｒ１用于ＣＨ３６１的工作模式設(shè)定，因?yàn)閳D中的數(shù)據(jù)線Ｄ０連接了下拉電阻，所以，系統(tǒng)復(fù)位后，地址線Ａ１５為低電平以選擇Ｕ３的低３２ｋＢ（地址為００００Ｈ－７ＦＦＦＨ），而在需要讀取Ｕ３的高３２ｋＢ時(shí)（地址為８０００Ｈ－０ＦＦＦＦＨ），可以通過(guò)寫芯片控制寄存器的位０來(lái)重新設(shè)定Ａ１５地址線，ＳＹＳ ＥＸ連接Ａ１６地址線時(shí)與Ａ１５的用法類似。另外，由于ＰＣＩ擴(kuò)展ＲＯＭ中的內(nèi)容通常被ＢＩＯＳ復(fù)制到ＲＡＭ內(nèi)存中，所以需要設(shè)置ＣＨ３６１的擴(kuò)展ＲＯＭ基址以重新將Ｕ３映射到存儲(chǔ)器空間。ＣＨ３６１的Ａ１５引腳不僅能用作地址線，還可以自由控制，例如在需要同時(shí)連接ＳＲＡＭ和ＲＯＭ時(shí)，可通過(guò)Ａ１５切換兩者的片選。ＰＣ機(jī)中的擴(kuò)展ＲＯＭ相當(dāng)于一個(gè)電子盤，如果在其中寫入引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序，那么，即使計(jì)算機(jī)沒(méi)有硬盤和操作系統(tǒng)，擴(kuò)展ＲＯＭ中的引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序也能夠控制計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)某些特定的功能。如，無(wú)硬盤ＰＣ機(jī)用于工業(yè)控制或控制作業(yè)流程等。
４．４ Ｉ／Ｏ端口應(yīng)用
圖５是ＣＨ３６１ 的應(yīng)用接口電路。利用讀選通／使能ＩＯＰ ＲＤ和寫選通／使能ＩＯＰ ＷＲ可 控制７４ＬＳ１３９的譯碼使能，然后由７４ＬＳ１３９對(duì)地址進(jìn)行譯碼即可輸出２路讀控制和２路寫控制，再經(jīng)７４ＬＳ２４５輸入緩沖和７４ＬＳ３７４鎖存輸出， 即可獲得２組每組８位緩沖輸入和２組每組８位鎖存輸出。如將ＣＨ３６１的Ｉ／Ｏ基址設(shè)定為５Ａ００Ｈ，則讀取５Ａ００Ｈ端口就是讀取第一組緩沖輸入，寫入５Ａ０１Ｈ端口就是寫入第二組鎖存輸出。如果ＣＨ３６１沒(méi)有連接擴(kuò)展ＲＯＭ或者存儲(chǔ)器，則空閑的地址線Ａ１４～Ａ８以及Ａ１５便可直接作為輸出控制線。Ａ１５～Ａ０地址設(shè)定寄存器在系統(tǒng)復(fù)位后為低電平，并且只能以字為單位進(jìn)行讀寫。如要設(shè)定Ａ１３為高電平?Ａ９為低電平?其它位保持不變，則首先必須讀取該寄存器，然后將讀出數(shù)據(jù)中的位１３置１、位９置０ ，最后再寫回該寄存器。圖５是一個(gè)簡(jiǎn)單示例，ＣＨ３６１的輸入輸出信號(hào)與ＴＴＬ／ＣＭＯＳ 兼容，因而可以連接ＡＤＣ／ＤＡＣ／ＭＣＵ等芯片，由于其輸出引腳的驅(qū)動(dòng)電流大于１０ｍＡ，因而可以在串接限流電阻后驅(qū)動(dòng)ＬＥＤ。此外，ＣＨ３６１還提供了８根地址線Ａ７～Ａ０以可用于Ｉ／Ｏ地址譯碼，但由于偏移地址０ＦＦＨ至０Ｆ０Ｈ范圍為專用功能寄存器的地址，所以Ｉ／Ｏ地址譯碼只對(duì)偏移地址０ＥＦＨ至００Ｈ范圍有效，且長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)２４０字節(jié)。一般情況下，如果使用的Ｉ／Ｏ端口長(zhǎng)度不超過(guò)１２８字節(jié)，則可使用Ａ７作為外部電路的片選線。而當(dāng)偏移地址為７ＦＨ至００Ｈ范圍時(shí)，Ａ７就可以輸出低電平有效的片選信號(hào)，如果偏移地址超過(guò)８０Ｈ，Ａ７將輸出高電平，此時(shí)，Ｉ／Ｏ端口的片選信號(hào)無(wú)效。
下載文檔
