PCI總線技術(shù)(doc7頁)

1、PCI總線技術(shù)(doc 7頁)pci總線技術(shù)概論各種PCI總線產(chǎn)品經(jīng)過幾年的發(fā)展，pci總線以其優(yōu)越的電性能獲得了業(yè)界的一致認(rèn)可。同時利用 PCI總線的電性能，結(jié)合不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了各種各樣的總線。在此做一簡 要介紹：CPCI總線：將PCI總線與歐規(guī)卡的機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合，具有抗振性能好、髙可用 性等優(yōu)點，而且可以支持熱插拔(Hot Swap)后走線(Rear IO),目前在電信、軍 工、交通等領(lǐng)域正在得到廣泛的應(yīng)用。PXI總線：在CPCI基礎(chǔ)上加入同步時鐘、觸發(fā)等量測專用總線，在測量、控制 領(lǐng)域正得到越來越多的應(yīng)用。PC104 Plus總線：將PCI總線與PC 104板的機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合，具有

2、效率高、維 護(hù)量少、體積小型等特點，在各種嵌入式應(yīng)用中很受歡迎。另外還有筆記本電腦常用的PCMCIA總線、電信行業(yè)中最近配合CPCI使用的PMC等等，電特性都是PCI總線。從1992年創(chuàng)立規(guī)范到如今,PCI總線已成為了事實上計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)總線。由PCI總線構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖一所示。田一，的pci ?役系歩皿PCI總線漸漸地取代了 ISA總線。它有許多優(yōu)點，比如即插即用(Plug and Play).中斷共享等。在這里我們對PCI總線做一個深入的介紹。從數(shù)據(jù)寬度上看，PCI總線有32bitx 64bit之分；從總線速度上分，有33MHz、 66MHz兩種。目前流行的是32bit 33MHz,而

3、64bit系統(tǒng)正在普及中。改良的 PCI系統(tǒng),PCIX,最高可以達(dá)到64bit 133MHz,這樣就可以得到超過lGB/s的數(shù) 據(jù)傳輸速率。如果沒有特殊說明，以下的討論以32bit33MHz為例。、基本概念不同于ISA總線，PCI總線的地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時復(fù)用的。這樣做的好 處是，一方面可以節(jié)省接插件的管腳數(shù)，另一方面便于實現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。在 做數(shù)據(jù)傳輸時，由一個PCI設(shè)備做發(fā)起者(主控，Inififor或Master),而另一個PCI設(shè)備做目標(biāo)(從設(shè)備，Target或Slave)?？偩€上的所有時序的產(chǎn)生與控制， 都由Master來發(fā)起。PCI總線在同一時刻只能供一對設(shè)備完成傳輸，這就要求

4、 有一個仲裁機(jī)構(gòu)(Arbiter),來決定在誰有權(quán)力拿到總線的主控權(quán)。32bit PCI系統(tǒng)的管腳按功能來分有以下幾類:系統(tǒng)控制：CLK, PCI時鐘，上升沿有效RST，Reset 信號傳輸控制：FRAME#,標(biāo)志傳輸開始與結(jié)束IRDY#，Master可以傳輸數(shù)據(jù)的標(biāo)志DEVSEL#,當(dāng)Slave發(fā)現(xiàn)自己被尋址時置低應(yīng)答TRDY#, Slave可以轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的標(biāo)志STOP#，Slave主動結(jié)束傳輸數(shù)據(jù)的信號IDSEL,在即插即用系統(tǒng)啟動時用于選中板卡的信號地址與數(shù)據(jù)總線：AD31： : 0，地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用總線C/BE#3:0，命今/字節(jié)使能信號PAR，奇偶校驗信號仲裁號：REQ#, Mast

5、er用來請求總線使用權(quán)的信號GNT#, Arbiter允許Master得到總線使用權(quán)的信號 錯誤報告:PERR#,數(shù)據(jù)奇偶校驗錯SERR#，系統(tǒng)奇偶校驗錯iRHASf5 - OATAA CMTAPHAJWW4A5EATRANSACnaADATA,PHaS圖二，F(xiàn)CI總線蓋本操作當(dāng)PCI總線進(jìn)行操作時，發(fā)起者(Master先置REQ#,當(dāng)?shù)玫街俨闷?Arbiter)的許可時(GNT#),會將FRAME#置低，并在AD總線上放置Slave地址，同時C/BE# 放置命令信號，說明接下來的傳輸類型。所有PCI總線上設(shè)備都需對此地址譯 碼，被選中的設(shè)備要置DEVSEL#以聲明自己被選中。然后當(dāng)IRDY#

6、與TRDY# 都置低時，可以傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)Master數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束前，將FRAME#置 高以標(biāo) 明只剩最后一組數(shù)據(jù)要傳輸，并在傳完數(shù)據(jù)后放開IRDY#以釋放總線控 制權(quán)。這里我們可以看出，PCI總線的傳輸是很高效的，發(fā)出一組地址后，理想狀態(tài)下 可以連續(xù)發(fā)數(shù)據(jù)，峰值速率為132MB/SO實際上，目前流行的33M32bit北橋 芯片一般可以做到100MB/S的連續(xù)傳輸。二、即插即用的實現(xiàn)所謂即插即用，是指當(dāng)板卡插入系統(tǒng)時，系統(tǒng)會自動對板卡所需資源進(jìn)行分酉己 如基地址、中斷號等，并自動尋找相應(yīng)的驅(qū)動程序。而不象舊的ISA板卡，需 要進(jìn)行復(fù)雜的手動配置。實際的實現(xiàn)遠(yuǎn)比說起來要復(fù)雜。在PCI板卡中，有一組

7、寄存器，叫“配置空間 XConflgurationSpace),來存放基地址與內(nèi)存地址，以及中斷等信息。以內(nèi)存地址為例。當(dāng)上電時，板卡從ROM里讀取固定的值放到寄存器中，對應(yīng) 內(nèi)存的地方放置的是需要分配的內(nèi)存字節(jié)數(shù)等信息。操作系統(tǒng)要跟據(jù)這個信息 分配內(nèi)存，并在分配成功后把相應(yīng)的寄存器中填入內(nèi)存的起始地址。這樣就不 必手工設(shè)置開關(guān)來分配內(nèi)存或基地址了。對于中斷的分配也與此類似。StatusCommandCodeRevisi onBISTHeaderTyoe.Latency TimerCacheLine SizeBase Address RegistersCard bus CIS PoimerSy

8、stem DSubsystem IDExpansion ROM Base AddressReservedCapabilitieReservedMiax LaiMin LatIn terruptInten rupt三、中斷共享的實現(xiàn)ISA卡的一個重要局限在于中斷是獨占的，而我們知道計算機(jī)的中斷號只有16 個，系統(tǒng)又用掉了一些，這樣當(dāng)有多塊ISA卡要用中斷時就會有問題了。PCI總線的中斷共享由硬件與軟件兩部分組成。硬件上，采用電平觸發(fā)的辦法：中斷信號在系統(tǒng)一側(cè)用電阻接高，而要產(chǎn)生中 斷的板卡上利用三極管的集電極將信號拉低。這樣不管有幾塊板產(chǎn)生中斷，中 斷信號都是低；而只有當(dāng)所有板卡的中斷都得到處理后，中斷信號才會回復(fù)髙 電平。（請參考圖四所示電路）軟件上，采用中斷鏈的方法：假設(shè)系統(tǒng)啟動時，發(fā)現(xiàn)板卡A用了中斷7,就會將 中斷7對應(yīng)的內(nèi)存區(qū)指向A卡對應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口 ISR_A；然后系統(tǒng)發(fā)現(xiàn) 板卡B也用中斷7,這時就會將中斷7對應(yīng)的內(nèi)存區(qū)指向ISR_B,同時將ISR_B的 結(jié)束指向ISR_Ao以此類推，就會形成一個中斷鏈。而當(dāng)有中斷發(fā)生時，系統(tǒng) 跳轉(zhuǎn)到中斷7對應(yīng)的內(nèi)存，也就是ISR_Bo ISR_B就要檢查是不是B卡的中 斷，如果是，要處理，并將板卡上的拉低電路放開