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[導(dǎo)讀]如何給PCI卡選用合適的總線控制器

摘要:面對眾多的、性能各有千秋的同類產(chǎn)品,如何取舍,如何在設(shè)計中選用合適的器件,往往是設(shè)計者尤其是新手們躊躇的事情。本文分析在檢測設(shè)備中設(shè)計PCI總線接口卡時如何選擇適合的PCI控制器總是;分別介紹幾種符合PCI2.2協(xié)議的新型PCI總線橋接器:AMCC5920、CY70944PV-AC、PCI9030、PCI9054、PCI9056,同時給出其結(jié)構(gòu)框圖。在比較它們各自的特性后,提出自己的方案選擇。

    關(guān)鍵詞:PCI總線 接口卡 AMCC5920 CY7C9449PV-AC PCI9030 PCI9054 PCI9056

引言

現(xiàn)要研制一臺檢測設(shè)備,采用工控機結(jié)構(gòu)。需要設(shè)計一個將上位機與DSP、DDS等功能單元(做成擴展卡插在擴展槽中)連接起來的模塊單元(即用來傳輸控制命令、狀態(tài)和信號數(shù)據(jù)的接口部件)。在設(shè)計計算機擴展接口之前,首先考慮的是采用哪種總線形式。PCI總線是Intel公司推出的一種高性能局部總線,它的主要特點是:①具有地址數(shù)據(jù)多路復(fù)用的高性能32位或64位的同步總線??偩€引腳數(shù)目和部件數(shù)量少(對于總線目標(biāo)設(shè)備只有47根信號線,對于主設(shè)備最多只有49根信號線),降低了成本及布線復(fù)雜度。②PCI局部總線在33MHz總線時鐘、32位數(shù)據(jù)通路時,可達到峰值132Mbit/s的帶寬;在33MHz總線時鐘,64位數(shù)據(jù)通路時可達到峰值264Mbit/s的帶寬;在66MHz主頻時,對于32位數(shù)據(jù)通路和64位數(shù)據(jù)通路帶寬的峰值,可分別達到264Mbit/s或528Mbit/s的帶寬;PCI總線還有線性突發(fā)傳輸功能,保證了滿載的高速傳輸。③PCI總線的設(shè)計是獨立于處理器的,可以方便地符合PCI規(guī)范的微機和工作站系統(tǒng)中進行硬件移植,目前已成為嵌入式系統(tǒng)的局部總線之一。④隱蔽的總線仲裁,減小了仲裁開銷。⑤極小的存取延時,采用總線多主控和異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作。⑥PCI提供的數(shù)據(jù)和地址奇偶校驗功能,保證數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性。⑦PCI總線與CPU和時鐘頻率無關(guān),它能支持多個外設(shè),設(shè)備間通過局部總線可以完成數(shù)據(jù)快速傳遞,從而很好地解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題。⑧對PCI擴展卡及元件,能夠自動配置,實現(xiàn)設(shè)備的即插即用。由于使用方便、靈活、產(chǎn)品壽命長,目前PCI總線產(chǎn)品與其它的總線標(biāo)準(zhǔn)相比具有茂大優(yōu)越性和更為廣闊的應(yīng)用前景。我們決定采用1個PCI總線的控制器來完成這個適配卡的設(shè)計。通過這一適配卡的連接,將信號、數(shù)據(jù)通過工控機內(nèi)的總線插槽傳到各個功能模塊中。

1 芯片選擇

目前,PCI總線接口電路主要有2種選擇:PCI專用芯片組(又稱橋接電路)或PLD。PCI總線協(xié)議較復(fù)雜,設(shè)計PCI控制接口難度較大,對于產(chǎn)品不大又有時限的工程項目來說,成本較大;而通用的PCI接口芯片功能全而強大(例如FIFO速度快、容量大,可支持DMA方式等),它實現(xiàn)PCI規(guī)范所要求的所有硬件接口信號和配置空間寄存器,能夠減少開發(fā)時間和成本,并獲得較好的數(shù)據(jù)傳輸性能。所以決定采用已有的橋接電路。PCI總線橋接器又分主控設(shè)備(master)和目標(biāo)設(shè)備(target)兩大類。主控設(shè)備可以控制總線驅(qū)動地址、數(shù)據(jù)和控制信號;目標(biāo)設(shè)備不能啟動總線操作,只能依賴于主控設(shè)備從其中讀取或向其傳送數(shù)據(jù)。以下針對當(dāng)前的一些較新推出的產(chǎn)品作一些介紹和比較。

1.1 目標(biāo)設(shè)備

這是一款采用SMARTarget技術(shù)的32位、33MHz的PCI目標(biāo)接口芯片。是目前PLX公司推出的最高級通用PCI目標(biāo)設(shè)備。它完全符合PCI2.2規(guī)范,并且是業(yè)界提供的第1個支持CompactPCI、熱交換規(guī)范PICMG2.1的產(chǎn)品。

    ①特色。32位、33MHz目標(biāo)接口支持上至132MB/s的突發(fā)傳送;局部總線操作速度最高達60MHz,支持突發(fā)傳送達240MB/s;PCI目標(biāo)讀預(yù)取、延遲寫模式。PCI突發(fā)傳輸長度可編程;支持5個局部地址空間到PCI總線地址空間映射(空間0、1、2、3、4以及1個擴展的ROM);傳輸?shù)却芷?、總線寬度可編程;提供4個片選信號(沒有譯碼邏輯,局部器件減少)、9個可編程通用I/O;可編程對局部總線讀寫門信號;全面支持PCI2.2規(guī)范中的關(guān)鍵產(chǎn)品數(shù)據(jù)(vital product data),包含一些新的功能結(jié)構(gòu),為用戶或系統(tǒng)定久的參數(shù)或配置數(shù)據(jù)提供了一個靈活的存取方式;包含2個可編程FIFO(PCI目標(biāo)讀FIFO深度為16個長字、PCI目標(biāo)寫FIFO深度為32個長字)。PCI9030還提供了1個PCI時鐘的緩沖輸出,可用來作為局部總線的輸入時鐘;封裝為176腳PQFP以及180腳uBGA。

②兼容性。PCI9030的引腳與9050、9052、9054、9080均不兼容,只兼容9050、9052的寄存器,并提供了某些寄存器新的位定義和若干新的寄存器定義;但與9054以及9080的寄存器不兼容。PCI9030可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、通信、圖像及海量存儲設(shè)計中。它易于將已有的其它總線設(shè)計轉(zhuǎn)換到PCI總線的設(shè)計,縮短了設(shè)計周期,且其豐富的外部接口大節(jié)省了制板空間。

(2)AMCCS5920

AMCCS5920(簡稱S5920)是AMCC公司新近推出的一種PCI總線目標(biāo)接口芯片,從其功能來看,可被視作是S5933的子集。與后者相比,S5920減少了總線主控的功能,其它性能相仿,甚至有所增強;而價格卻降低了很多,因此,在很多無需進行總線主控的場合,采用S5920完成設(shè)計能取得更高的性能價格比。其主要性能如下:符合PCI2.2標(biāo)準(zhǔn);最高傳輸速率132MB/s;可編程的預(yù)取長度和等待周期;4個32位讀寫FIFO的直通通道;外加總線可工作于主動或被動狀態(tài);支持即插即用;支持串行NVRAM和可選的外部BIOS配置;160腳PQFP封裝。

    S5920提供了3個物理總線接口:PCI總線接口、外加總線接口和外部非易失性存儲器接口。PCI總線接口與主機板的PCI總線擴展槽連接,外加總線接口與外部功能設(shè)備連接,非易失性存儲器接口與配置存儲器連接;符合I2C串行總線標(biāo)準(zhǔn),配置存儲器通常是串行E2PROM,容量從128字節(jié)到65 526字節(jié);數(shù)據(jù)傳送在PCI總線與外加總線之間進行。與S5933一樣,S5920為設(shè)計者提供了與PCI總線相邊的靈活易用的方式。通過S5920,復(fù)雜的PCI總線被轉(zhuǎn)換成易于使用的8/16/32位用戶部,即外加總線。S5920有信箱和直通通道2種傳輸方式,并為2種方式提供了完備的操作寄存器完成各種定義和設(shè)置。

1.2 主控設(shè)備

(1)PCI9054

PCI9054是由美國PLX公司生產(chǎn)的先進的PCI I/O加速器,采用了先進的PLX數(shù)據(jù)流水線結(jié)構(gòu)技術(shù),是32位、33MHz的PCI總線主I/O加速器;符合PCI本地總線規(guī)范2.2版,突發(fā)傳輸速率達到132MB/s,本地總線支持復(fù)用/非復(fù)用的32位地址/數(shù)據(jù);有M、C、J三種模式;針對不同的處理器及局總線特性可選,盡量減少中間邏輯;具有可選的串行E2PROM接口,本地總線時鐘可和PCI時鐘異步。PC9054內(nèi)部有6種可編程的FIFO,以實現(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;支持主模式、從模式、DMA傳輸方式,因其強大的功能可應(yīng)用于適配卡和嵌入式系統(tǒng)中。PCI 9054是一種性比高的PCI橋路芯片,比PCI9080、PCI9050等性能更優(yōu)越。

(2)PCI9056

具有32位、66MHz的PCI總線以及局部總線操作,是目前最先進的32位通用主控芯片;內(nèi)部還是基于原有的9054技術(shù)架構(gòu)。與9054相比,有以下特點:a.含有1個PCI仲裁器,支持7個外部主控設(shè)備,針對Compact PCI(含有7個插槽)的設(shè)計是足夠了。B.2個獨立的DMA通道:每個通道含有1個雙向的深度為64長字(256字節(jié))的FIFO。C.差分讀寫數(shù)據(jù)。d.用有效位旗語描述符控制動態(tài)DMA振鈴管理。e.增強的M模式功能,能提供PowerQUICC超出原有16字節(jié)長度限制的突發(fā)傳送。f.對于主控方式,有2個獨立的讀(32長字)寫(64長字)FIFO;對于目標(biāo)模式,也有2個響應(yīng)同樣深度的FIFO;并有可編程的讀信號超過報告及其恢復(fù)。g.符合PICMG 2.1熱交換技術(shù)規(guī)范,包括電壓偏移容錯、預(yù)充電功能與預(yù)置不支持響應(yīng)功能,支持PCI電源管理rl.1,含有D3cold電源事件中斷,符合Windows 98和Windows2000系統(tǒng)設(shè)計的需求,h.可應(yīng)用于嵌入式主機的復(fù)位和中斷引腳設(shè)置功能。i.JTAG邊界掃描。j.256-FPBGA封裝(17mm×17mm,1.0mm),2.5V的CMOS芯核電壓,對3V和5V的I/O信號電平容錯。

    PCI9056與9054的寄存器兼容,易于實現(xiàn)設(shè)計的平滑轉(zhuǎn)換。

(3)CY7C09449PV

CY7C09449PV-AC是Cypress公司提供的符合PCI2.2總線規(guī)范的功能完善、價格低廉的雙端口RAM接口芯片。其中一個端口是PCI接口,適合與PC機通信;另一個端本地接口,適合與各類本地CPU通信,其總線通信時鐘速率可達50MHz,2個端口均可以獨立讀/寫靜態(tài)存儲器SRAM。其主要特點如下:a.完全兼容PCI規(guī)范2.2版;b.128Kbit雙向靜態(tài)SRAM;c.可作為主/從設(shè)備進行數(shù)據(jù)的傳輸,支持PCI突發(fā)方式及DMA操作;d.具有I2O(智能輸入/輸出)功能,當(dāng)I/O單元工作時包含4組32位FIFO、終端寄存器及部分SRAM用于一般存儲目的;e.可作為主橋接口;f.單一3.3V電源供電,對3V、5V信號電平容錯;g.可通過I2C總線對芯片進行初始化配置,并把設(shè)置參數(shù)存于非易失性NVRAM;h.由4個FIFO和1個中斷寄存器構(gòu)成I2O消息單元;i.可直接與多種處理器連接,減少了邏輯部件;j.局部總線時鐘可達50MHz。k.160腳扁平方形塑封。仲裁加上等待的方式,允許兩邊CPU在指令級共享SRAM,允許兩邊的CPU相互通過中斷交換信息,還允許通過狀態(tài)信號相互同步。該芯片不含有總線仲裁功能(這一功能是標(biāo)準(zhǔn)PC及嵌入式系統(tǒng)所必需的),可以請示獲取PCI總線控制權(quán)。

CY7C09449PV-AC可以直接與許多處理器連接,省卻了粘著邏輯部件,可以采用總線。

2 選用分析

在眾多通用的PCI接口芯片中,最后選用了PCI9054。原因如下:①目前AMCC公司的S5920、PLX公司的PCI9052/50等芯片已在市場上廣泛應(yīng)用,它們的優(yōu)越性主要是實現(xiàn)了PCI目標(biāo)設(shè)備的功能,并提供了與ISA總線信號兼容或時序相似的本地總線信號,是從ISA到PCI總線平臺平滑過渡的最佳選擇;但它們都不支持PCI2.2協(xié)議,無論是操作速度還是傳輸帶寬在性能上已屬落后,而且從DSP和適配卡的發(fā)展方向來說,3.3V低電壓的信號環(huán)境是更主流的選擇。②如果只是與局總處理器相連,采用CY7C09449PV-AC將是上佳之先;但由于本系統(tǒng)各功能模塊作用不同,與主機交換信息的方式不同,不能同時共享CY7C09449PV-AC的右邊接口,因此不選用;③信號產(chǎn)生模塊中的DSP在需要的時候,也會發(fā)起傳輸,所以,決定采用主/從控制器更好些。我們所研制的這套檢測設(shè)備是將根據(jù)設(shè)定的參數(shù)而產(chǎn)生的仿真的回波信號數(shù)據(jù)流,當(dāng)每次收到啟動脈沖時,將預(yù)存數(shù)據(jù)傳入處理模塊中,同時DSP預(yù)備產(chǎn)生下一次所需的回波信號,這樣對數(shù)據(jù)流的速度要求就不是很高,所以選擇了PCI9054。PCI9054也是目前業(yè)界設(shè)計適配器選用的主流芯片。PCI9054以其強大的功能和簡單的用戶接口,為PCI總線接口的開發(fā)提供了一種簡潔的方法,設(shè)計者只需設(shè)計本地總線接口控制電路,即可實現(xiàn)與PCI總線的高速數(shù)據(jù)傳輸。而且由于PCI9056、PCI9656與它的兼容性較好,將來很容易將設(shè)計性能提升到64位或64MHz操作,目前已將PCI9054用于實際設(shè)計中。

圖1~圖5是所介紹的PCI總線接口卡的設(shè)計方案圖及各個芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

結(jié)束語

每當(dāng)要開始一個工程項目設(shè)計時,首先要搞清楚的是該項目所要完成的性能指標(biāo),然后再確定具體的實施方案。在成本預(yù)算允許的情況下,當(dāng)然要選用當(dāng)前最先進的芯片,同時也要考慮到采用這種產(chǎn)品的設(shè)計在未來的可擴展性、易維護性、升級成本等;另一方面也不能盲目采用所謂“高性能”產(chǎn)品。“高性能”產(chǎn)品往往集成了很多功能,而且“高性能”的體現(xiàn)還要整體系統(tǒng)性能的配套提高,或者設(shè)計指標(biāo)本就不高,這樣選用的“高性能”芯片只會造成資源浪費,也許隨之來還有應(yīng)用的復(fù)雜性??傊诳紤]同類產(chǎn)品的選用時,要以盡量提高產(chǎn)品的性價比為宗旨。在這方面,PLX為了使產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險降到最低并降低成本,提供了支持PCI9054的軟件開發(fā)套件(SDK)和參考設(shè)計套件(RDK),這些套件可讓設(shè)計者快速地將設(shè)計推向生產(chǎn)線。當(dāng)然,產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度、價格、供貨期等這些也都是需要考慮的方面,同時參考一些成熟的產(chǎn)品設(shè)計,也能提供一定的參考作用。

摘要:面對眾多的、性能各有千秋的同類產(chǎn)品,如何取舍,如何在設(shè)計中選用合適的器件,往往是設(shè)計者尤其是新手們躊躇的事情。本文分析在檢測設(shè)備中設(shè)計PCI總線接口卡時如何選擇適合的PCI控制器總是;分別介紹幾種符合PCI2.2協(xié)議的新型PCI總線橋接器:AMCC5920、CY70944PV-AC、PCI9030、PCI9054、PCI9056,同時給出其結(jié)構(gòu)框圖。在比較它們各自的特性后,提出自己的方案選擇。

    關(guān)鍵詞:PCI總線 接口卡 AMCC5920 CY7C9449PV-AC PCI9030 PCI9054 PCI9056

引言

現(xiàn)要研制一臺檢測設(shè)備,采用工控機結(jié)構(gòu)。需要設(shè)計一個將上位機與DSP、DDS等功能單元(做成擴展卡插在擴展槽中)連接起來的模塊單元(即用來傳輸控制命令、狀態(tài)和信號數(shù)據(jù)的接口部件)。在設(shè)計計算機擴展接口之前,首先考慮的是采用哪種總線形式。PCI總線是Intel公司推出的一種高性能局部總線,它的主要特點是:①具有地址數(shù)據(jù)多路復(fù)用的高性能32位或64位的同步總線??偩€引腳數(shù)目和部件數(shù)量少(對于總線目標(biāo)設(shè)備只有47根信號線,對于主設(shè)備最多只有49根信號線),降低了成本及布線復(fù)雜度。②PCI局部總線在33MHz總線時鐘、32位數(shù)據(jù)通路時,可達到峰值132Mbit/s的帶寬;在33MHz總線時鐘,64位數(shù)據(jù)通路時可達到峰值264Mbit/s的帶寬;在66MHz主頻時,對于32位數(shù)據(jù)通路和64位數(shù)據(jù)通路帶寬的峰值,可分別達到264Mbit/s或528Mbit/s的帶寬;PCI總線還有線性突發(fā)傳輸功能,保證了滿載的高速傳輸。③PCI總線的設(shè)計是獨立于處理器的,可以方便地符合PCI規(guī)范的微機和工作站系統(tǒng)中進行硬件移植,目前已成為嵌入式系統(tǒng)的局部總線之一。④隱蔽的總線仲裁,減小了仲裁開銷。⑤極小的存取延時,采用總線多主控和異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作。⑥PCI提供的數(shù)據(jù)和地址奇偶校驗功能,保證數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性。⑦PCI總線與CPU和時鐘頻率無關(guān),它能支持多個外設(shè),設(shè)備間通過局部總線可以完成數(shù)據(jù)快速傳遞,從而很好地解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題。⑧對PCI擴展卡及元件,能夠自動配置,實現(xiàn)設(shè)備的即插即用。由于使用方便、靈活、產(chǎn)品壽命長,目前PCI總線產(chǎn)品與其它的總線標(biāo)準(zhǔn)相比具有茂大優(yōu)越性和更為廣闊的應(yīng)用前景。我們決定采用1個PCI總線的控制器來完成這個適配卡的設(shè)計。通過這一適配卡的連接,將信號、數(shù)據(jù)通過工控機內(nèi)的總線插槽傳到各個功能模塊中。

1 芯片選擇

目前,PCI總線接口電路主要有2種選擇:PCI專用芯片組(又稱橋接電路)或PLD。PCI總線協(xié)議較復(fù)雜,設(shè)計PCI控制接口難度較大,對于產(chǎn)品不大又有時限的工程項目來說,成本較大;而通用的PCI接口芯片功能全而強大(例如FIFO速度快、容量大,可支持DMA方式等),它實現(xiàn)PCI規(guī)范所要求的所有硬件接口信號和配置空間寄存器,能夠減少開發(fā)時間和成本,并獲得較好的數(shù)據(jù)傳輸性能。所以決定采用已有的橋接電路。PCI總線橋接器又分主控設(shè)備(master)和目標(biāo)設(shè)備(target)兩大類。主控設(shè)備可以控制總線驅(qū)動地址、數(shù)據(jù)和控制信號;目標(biāo)設(shè)備不能啟動總線操作,只能依賴于主控設(shè)備從其中讀取或向其傳送數(shù)據(jù)。以下針對當(dāng)前的一些較新推出的產(chǎn)品作一些介紹和比較。

1.1 目標(biāo)設(shè)備

這是一款采用SMARTarget技術(shù)的32位、33MHz的PCI目標(biāo)接口芯片。是目前PLX公司推出的最高級通用PCI目標(biāo)設(shè)備。它完全符合PCI2.2規(guī)范,并且是業(yè)界提供的第1個支持CompactPCI、熱交換規(guī)范PICMG2.1的產(chǎn)品。

    ①特色。32位、33MHz目標(biāo)接口支持上至132MB/s的突發(fā)傳送;局部總線操作速度最高達60MHz,支持突發(fā)傳送達240MB/s;PCI目標(biāo)讀預(yù)取、延遲寫模式。PCI突發(fā)傳輸長度可編程;支持5個局部地址空間到PCI總線地址空間映射(空間0、1、2、3、4以及1個擴展的ROM);傳輸?shù)却芷?、總線寬度可編程;提供4個片選信號(沒有譯碼邏輯,局部器件減少)、9個可編程通用I/O;可編程對局部總線讀寫門信號;全面支持PCI2.2規(guī)范中的關(guān)鍵產(chǎn)品數(shù)據(jù)(vital product data),包含一些新的功能結(jié)構(gòu),為用戶或系統(tǒng)定久的參數(shù)或配置數(shù)據(jù)提供了一個靈活的存取方式;包含2個可編程FIFO(PCI目標(biāo)讀FIFO深度為16個長字、PCI目標(biāo)寫FIFO深度為32個長字)。PCI9030還提供了1個PCI時鐘的緩沖輸出,可用來作為局部總線的輸入時鐘;封裝為176腳PQFP以及180腳uBGA。

②兼容性。PCI9030的引腳與9050、9052、9054、9080均不兼容,只兼容9050、9052的寄存器,并提供了某些寄存器新的位定義和若干新的寄存器定義;但與9054以及9080的寄存器不兼容。PCI9030可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、通信、圖像及海量存儲設(shè)計中。它易于將已有的其它總線設(shè)計轉(zhuǎn)換到PCI總線的設(shè)計,縮短了設(shè)計周期,且其豐富的外部接口大節(jié)省了制板空間。

(2)AMCCS5920

AMCCS5920(簡稱S5920)是AMCC公司新近推出的一種PCI總線目標(biāo)接口芯片,從其功能來看,可被視作是S5933的子集。與后者相比,S5920減少了總線主控的功能,其它性能相仿,甚至有所增強;而價格卻降低了很多,因此,在很多無需進行總線主控的場合,采用S5920完成設(shè)計能取得更高的性能價格比。其主要性能如下:符合PCI2.2標(biāo)準(zhǔn);最高傳輸速率132MB/s;可編程的預(yù)取長度和等待周期;4個32位讀寫FIFO的直通通道;外加總線可工作于主動或被動狀態(tài);支持即插即用;支持串行NVRAM和可選的外部BIOS配置;160腳PQFP封裝。

    S5920提供了3個物理總線接口:PCI總線接口、外加總線接口和外部非易失性存儲器接口。PCI總線接口與主機板的PCI總線擴展槽連接,外加總線接口與外部功能設(shè)備連接,非易失性存儲器接口與配置存儲器連接;符合I2C串行總線標(biāo)準(zhǔn),配置存儲器通常是串行E2PROM,容量從128字節(jié)到65 526字節(jié);數(shù)據(jù)傳送在PCI總線與外加總線之間進行。與S5933一樣,S5920為設(shè)計者提供了與PCI總線相邊的靈活易用的方式。通過S5920,復(fù)雜的PCI總線被轉(zhuǎn)換成易于使用的8/16/32位用戶部,即外加總線。S5920有信箱和直通通道2種傳輸方式,并為2種方式提供了完備的操作寄存器完成各種定義和設(shè)置。

1.2 主控設(shè)備

(1)PCI9054

PCI9054是由美國PLX公司生產(chǎn)的先進的PCI I/O加速器,采用了先進的PLX數(shù)據(jù)流水線結(jié)構(gòu)技術(shù),是32位、33MHz的PCI總線主I/O加速器;符合PCI本地總線規(guī)范2.2版,突發(fā)傳輸速率達到132MB/s,本地總線支持復(fù)用/非復(fù)用的32位地址/數(shù)據(jù);有M、C、J三種模式;針對不同的處理器及局總線特性可選,盡量減少中間邏輯;具有可選的串行E2PROM接口,本地總線時鐘可和PCI時鐘異步。PC9054內(nèi)部有6種可編程的FIFO,以實現(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;支持主模式、從模式、DMA傳輸方式,因其強大的功能可應(yīng)用于適配卡和嵌入式系統(tǒng)中。PCI 9054是一種性比高的PCI橋路芯片,比PCI9080、PCI9050等性能更優(yōu)越。

(2)PCI9056

具有32位、66MHz的PCI總線以及局部總線操作,是目前最先進的32位通用主控芯片;內(nèi)部還是基于原有的9054技術(shù)架構(gòu)。與9054相比,有以下特點:a.含有1個PCI仲裁器,支持7個外部主控設(shè)備,針對Compact PCI(含有7個插槽)的設(shè)計是足夠了。B.2個獨立的DMA通道:每個通道含有1個雙向的深度為64長字(256字節(jié))的FIFO。C.差分讀寫數(shù)據(jù)。d.用有效位旗語描述符控制動態(tài)DMA振鈴管理。e.增強的M模式功能,能提供PowerQUICC超出原有16字節(jié)長度限制的突發(fā)傳送。f.對于主控方式,有2個獨立的讀(32長字)寫(64長字)FIFO;對于目標(biāo)模式,也有2個響應(yīng)同樣深度的FIFO;并有可編程的讀信號超過報告及其恢復(fù)。g.符合PICMG 2.1熱交換技術(shù)規(guī)范,包括電壓偏移容錯、預(yù)充電功能與預(yù)置不支持響應(yīng)功能,支持PCI電源管理rl.1,含有D3cold電源事件中斷,符合Windows 98和Windows2000系統(tǒng)設(shè)計的需求,h.可應(yīng)用于嵌入式主機的復(fù)位和中斷引腳設(shè)置功能。i.JTAG邊界掃描。j.256-FPBGA封裝(17mm×17mm,1.0mm),2.5V的CMOS芯核電壓,對3V和5V的I/O信號電平容錯。

    PCI9056與9054的寄存器兼容,易于實現(xiàn)設(shè)計的平滑轉(zhuǎn)換。

(3)CY7C09449PV

CY7C09449PV-AC是Cypress公司提供的符合PCI2.2總線規(guī)范的功能完善、價格低廉的雙端口RAM接口芯片。其中一個端口是PCI接口,適合與PC機通信;另一個端本地接口,適合與各類本地CPU通信,其總線通信時鐘速率可達50MHz,2個端口均可以獨立讀/寫靜態(tài)存儲器SRAM。其主要特點如下:a.完全兼容PCI規(guī)范2.2版;b.128Kbit雙向靜態(tài)SRAM;c.可作為主/從設(shè)備進行數(shù)據(jù)的傳輸,支持PCI突發(fā)方式及DMA操作;d.具有I2O(智能輸入/輸出)功能,當(dāng)I/O單元工作時包含4組32位FIFO、終端寄存器及部分SRAM用于一般存儲目的;e.可作為主橋接口;f.單一3.3V電源供電,對3V、5V信號電平容錯;g.可通過I2C總線對芯片進行初始化配置,并把設(shè)置參數(shù)存于非易失性NVRAM;h.由4個FIFO和1個中斷寄存器構(gòu)成I2O消息單元;i.可直接與多種處理器連接,減少了邏輯部件;j.局部總線時鐘可達50MHz。k.160腳扁平方形塑封。仲裁加上等待的方式,允許兩邊CPU在指令級共享SRAM,允許兩邊的CPU相互通過中斷交換信息,還允許通過狀態(tài)信號相互同步。該芯片不含有總線仲裁功能(這一功能是標(biāo)準(zhǔn)PC及嵌入式系統(tǒng)所必需的),可以請示獲取PCI總線控制權(quán)。

CY7C09449PV-AC可以直接與許多處理器連接,省卻了粘著邏輯部件,可以采用總線。

2 選用分析

在眾多通用的PCI接口芯片中,最后選用了PCI9054。原因如下:①目前AMCC公司的S5920、PLX公司的PCI9052/50等芯片已在市場上廣泛應(yīng)用,它們的優(yōu)越性主要是實現(xiàn)了PCI目標(biāo)設(shè)備的功能,并提供了與ISA總線信號兼容或時序相似的本地總線信號,是從ISA到PCI總線平臺平滑過渡的最佳選擇;但它們都不支持PCI2.2協(xié)議,無論是操作速度還是傳輸帶寬在性能上已屬落后,而且從DSP和適配卡的發(fā)展方向來說,3.3V低電壓的信號環(huán)境是更主流的選擇。②如果只是與局總處理器相連,采用CY7C09449PV-AC將是上佳之先;但由于本系統(tǒng)各功能模塊作用不同,與主機交換信息的方式不同,不能同時共享CY7C09449PV-AC的右邊接口,因此不選用;③信號產(chǎn)生模塊中的DSP在需要的時候,也會發(fā)起傳輸,所以,決定采用主/從控制器更好些。我們所研制的這套檢測設(shè)備是將根據(jù)設(shè)定的參數(shù)而產(chǎn)生的仿真的回波信號數(shù)據(jù)流,當(dāng)每次收到啟動脈沖時,將預(yù)存數(shù)據(jù)傳入處理模塊中,同時DSP預(yù)備產(chǎn)生下一次所需的回波信號,這樣對數(shù)據(jù)流的速度要求就不是很高,所以選擇了PCI9054。PCI9054也是目前業(yè)界設(shè)計適配器選用的主流芯片。PCI9054以其強大的功能和簡單的用戶接口,為PCI總線接口的開發(fā)提供了一種簡潔的方法,設(shè)計者只需設(shè)計本地總線接口控制電路,即可實現(xiàn)與PCI總線的高速數(shù)據(jù)傳輸。而且由于PCI9056、PCI9656與它的兼容性較好,將來很容易將設(shè)計性能提升到64位或64MHz操作,目前已將PCI9054用于實際設(shè)計中。

圖1~圖5是所介紹的PCI總線接口卡的設(shè)計方案圖及各個芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

結(jié)束語

每當(dāng)要開始一個工程項目設(shè)計時,首先要搞清楚的是該項目所要完成的性能指標(biāo),然后再確定具體的實施方案。在成本預(yù)算允許的情況下,當(dāng)然要選用當(dāng)前最先進的芯片,同時也要考慮到采用這種產(chǎn)品的設(shè)計在未來的可擴展性、易維護性、升級成本等;另一方面也不能盲目采用所謂“高性能”產(chǎn)品?!案咝阅堋碑a(chǎn)品往往集成了很多功能,而且“高性能”的體現(xiàn)還要整體系統(tǒng)性能的配套提高,或者設(shè)計指標(biāo)本就不高,這樣選用的“高性能”芯片只會造成資源浪費,也許隨之來還有應(yīng)用的復(fù)雜性??傊诳紤]同類產(chǎn)品的選用時,要以盡量提高產(chǎn)品的性價比為宗旨。在這方面,PLX為了使產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險降到最低并降低成本,提供了支持PCI9054的軟件開發(fā)套件(SDK)和參考設(shè)計套件(RDK),這些套件可讓設(shè)計者快速地將設(shè)計推向生產(chǎn)線。當(dāng)然,產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度、價格、供貨期等這些也都是需要考慮的方面,同時參考一些成熟的產(chǎn)品設(shè)計,也能提供一定的參考作用。

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