PCI 9054性能分析及外部FIFO的擴(kuò)充

PCI總線是Intel公司推出的一種高性能局部總線,其數(shù)據(jù)總線為32位,且可擴(kuò)展為64位,最大數(shù)據(jù)傳輸速率為132～264MB/s,是目前使用非常普遍的一種總線。因PCI 協(xié)議比較復(fù)雜,較難掌握,故PCI總線擴(kuò)展卡的開(kāi)發(fā)較ISA總線等其它擴(kuò)展卡難度大。PCI 9054芯片是一種能滿足PCI V2.2協(xié)議,特別適用于PCI總線外設(shè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的PCI→本地總線I/O加速器芯片芯片。

1 PCI 9054性能

　　PCI 9054是美國(guó)PLX公司生產(chǎn)的先進(jìn)的PCI I/O加速器,其內(nèi)部框圖如圖1所示。它采用了先進(jìn)的PLX數(shù)據(jù)管道結(jié)構(gòu)技術(shù),是32Bit、33MHz的PCI總線主I/O加速器。

PCI9054主要特性如下:

　　·符合PCI V2.1，V2.2 規(guī)范,包含PCI電源管理特性。

　　·支持VPD(Vital Product Data)的PCI擴(kuò)展。

　　·支持PCI雙地址周期,地址空間高達(dá)4GB。

　　·具備I2O準(zhǔn)備報(bào)文單元,完全兼容I2O V1.5 規(guī)范。

　　·提供了兩個(gè)獨(dú)立的可編程DMA控制器,每個(gè)通道均支持塊和Scatter/Gather的DMA方式,DMA通道0支持請(qǐng)求DMA方式。

　　·在PCI啟動(dòng)模式下,PCI 9054可插入類型1和類型2的配置周期。

　　·PCI←→Local Bus數(shù)據(jù)傳送速率高達(dá)132MB/S。

　　·支持本地總線直接接口Motorola MPC850或MPC860系列、Intel i960系列、IBM PPC401系列及其它類似總線協(xié)議設(shè)備。

　　·本地總線速率高達(dá)50MHz;支持復(fù)用/非復(fù)用的32bit地址/數(shù)據(jù);本地總線有三種模式:M模式、C模式和J模式,可利用模式選擇引腳加以選擇。

　　·具有可選的串行EEPROM接口。

　　·本地總線時(shí)鐘由外部提供,該時(shí)鐘可和PCI時(shí)鐘異步。

　　·具有8個(gè)32bit Mailbox 寄存器和2個(gè)32位Doorbell寄存器。

　　·兩種封裝形式:176引腳的PQFP和225引腳的PBGA封裝。其引腳信號(hào)分為4類:電源、地引腳;串行EEPROM接口引腳;PCI系統(tǒng)總線接口引腳;本地總線模式及處理器獨(dú)立接口引腳。

　　PCI 9054內(nèi)部有6種可編程的FIFO,其長(zhǎng)度如表1所示,以實(shí)現(xiàn)零等待突發(fā)傳輸及本地總線和PCI總線之間的異步操作。

利用PCI 9054芯片構(gòu)成的PCI適配器典型框圖如圖2所示。

2 PCI 9054外接FIFO的設(shè)計(jì)

　　PCI 9054 內(nèi)部有6種FIFO用于提高數(shù)據(jù)傳輸速率,解決本地總線和PCI總線之間的異步接收。但掛于PCI 9054本地總線的速率往往較慢,為了保證可靠性,往往需要擴(kuò)充FIFO加以緩存。下面以IDT 72205 FIFO為例,介紹用PCI 9054本地總線擴(kuò)充FIFO的具體設(shè)計(jì)方法。

2.1 9054工作方式選擇

　　PCI 9054可工作在M,C,J三種模式,其中C模式時(shí)序較為簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)選擇PCI 9054工作在C模式,總線周期采用“PCI目標(biāo)讀單周期”以及“PCI目標(biāo)寫(xiě)單周期”。下面介紹部分引腳信號(hào)。

　　LHOLD:輸入信號(hào),申請(qǐng)使用本地總線。

　　LHOLDA:輸入信號(hào),對(duì)LHOLD應(yīng)答。

　　ADS:輸出信號(hào),表示新的總線訪問(wèn)有效地址的開(kāi)始。在總線訪問(wèn)的第一個(gè)時(shí)間周期設(shè)置。

　　BLAST:輸出信號(hào),表示總線訪問(wèn)的最后傳送。

　　LW/R:輸出信號(hào),高電平表示讀操作,低電平表示寫(xiě)操作。

　　LA:地址線。

　　LD:數(shù)據(jù)線。

　　READY:輸出信號(hào),表示總線上讀數(shù)據(jù)有效或?qū)憯?shù)據(jù)完成。用以連接PCI 9054等待狀態(tài)產(chǎn)生器,輸入信號(hào)。

2.2 電路設(shè)計(jì)

　　IDT72205是容量為256×18bit的高速、低功耗同步/異步FIFO存儲(chǔ)器,具有獨(dú)立的收、發(fā)時(shí)鐘控制,將之掛于PCI 9054的本地總線可以實(shí)現(xiàn)PCI 9054 FIFO 的擴(kuò)充。圖3為PCI 9054和IDT 72205連接的電路圖。

對(duì)CPLD要求:當(dāng)EF=1(FIFO不空),LW/R=0,LCLK為上升沿時(shí),OE產(chǎn)生負(fù)脈沖,寬度為2時(shí)周期。

PCI 9054是一種性能/價(jià)格比高的PCI橋路芯片,比PCI 9080,PCI 9050等性能更優(yōu)越。本文設(shè)計(jì)的FIFO擴(kuò)充方法具有通用性,可用于PCI 9054本地總線其它I/O或存儲(chǔ)器的擴(kuò)充。