PCI总线技术VIP免费

PCI总线技术概论各种PCI总线产品经过几年的发展，PCI总线以其优越的电性能获得了业界的一致认可。同时利用PCI总线的电性能，结合不同的机械结构，产生了各种各样的总线。在此做一简要介绍：CPCI总线：将PCI总线与欧规卡的机械结构相结合，具有抗振性能好、高可用性等优点，而且可以支持热插拔(HotSwap)、后走线(RearIO)，目前在电信、军工、交通等领域正在得到广泛的应用。PXI总线：在CPCI基础上加入同步时钟、触发等量测专用总线，在测量、控制领域正得到越来越多的应用。PC104Plus总线：将PCI总线与PC104板的机械结构相结合，具有效率高、维护量少、体积小型等特点，在各种嵌入式应用中很受欢迎。另外还有笔记本电脑常用的PCMCIA总线、电信行业中最近配合CPCI使用的PMC等等，电特性都是PCI总线。从1992年创立规范到如今，PCI总线已成为了事实上计算机的标准总线。由PCI总线构成的标准系统结构如图一所示。PCI总线渐渐地取代了ISA总线。它有许多优点，比如即插即用(PlugandPlay)、中断共享等。在这里我们对PCI总线做一个深入的介绍。从数据宽度上看，PCI总线有32bit、64bit之分；从总线速度上分，有33MHz、66MHz两种。目前流行的是32bit@33MHz，而64bit系统正在普及中。改良的PCI系统，PCI-X，最高可以达到64bit@133MHz，这样就可以得到超过1GB/s的数据传输速率。如果没有特殊说明，以下的讨论以32bit@33MHz为例。一、基本概念不同于ISA总线，PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。这样做的好处是，一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。在做数据传输时，由一个PCI设备做发起者(主控，Initiator或Master)，而另一个PCI设备做目标(从设备，Target或Slave)。总线上的所有时序的产生与控制，都由Master来发起。PCI总线在同一时刻只能供一对设备完成传输，这就要求有一个仲裁机构(Arbiter)，来决定在谁有权力拿到总线的主控权。32bitPCI系统的管脚按功能来分有以下几类：系统控制：CLK，PCI时钟，上升沿有效RST，Reset信号传输控制：FRAME#，标志传输开始与结束IRDY#，Master可以传输数据的标志DEVSEL#，当Slave发现自己被寻址时置低应答TRDY#，Slave可以转输数据的标志STOP#，Slave主动结束传输数据的信号IDSEL，在即插即用系统启动时用于选中板卡的信号地址与数据总线：AD[31::0]，地址/数据分时复用总线C/BE#[3::0]，命今/字节使能信号PAR，奇偶校验信号仲裁号：REQ#，Master用来请求总线使用权的信号GNT#，Arbiter允许Master得到总线使用权的信号错误报告：PERR#，数据奇偶校验错SERR#，系统奇偶校验错当PCI总线进行操作时，发起者(Master)先置REQ#，当得到仲裁器(Arbiter)的许可时(GNT#)，会将FRAME#置低，并在AD总线上放置Slave地址，同时C/BE#放置命令信号，说明接下来的传输类型。所有PCI总线上设备都需对此地址译码，被选中的设备要置DEVSEL#以声明自己被选中。然后当IRDY#与TRDY#都置低时，可以传输数据。当Master数据传输结束前，将FRAME#置高以标明只剩最后一组数据要传输，并在传完数据后放开IRDY#以释放总线控制权。这里我们可以看出，PCI总线的传输是很高效的，发出一组地址后，理想状态下可以连续发数据，峰值速率为132MB/s。实际上，目前流行的33M@32bit北桥芯片一般可以做到100MB/s的连续传输。二、即插即用的实现所谓即插即用，是指当板卡插入系统时，系统会自动对板卡所需资源进行分配，如基地址、中断号等，并自动寻找相应的驱动程序。而不象旧的ISA板卡，需要进行复杂的手动配置。实际的实现远比说起来要复杂。在PCI板卡中，有一组寄存器，叫"配置空间"(ConfigurationSpace)，用来存放基地址与内存地址，以及中断等信息。以内存地址为例。当上电时，板卡从ROM里读取固定的值放到寄存器中，对应内存的地方放置的是需要分配的内存字节数等信息。操作系统要跟据这个信息分配内存，并在分配成功后把相应的寄存器中填入内存的起始地址。这样就不必手工设置开关来分配内存或基地址了。对于中断的分配也与此类似。三、中断共享的实现ISA卡的一个重要局限在于中断是独占的，而我们知道计算机的中断号只有16个，系统又用掉了一些，这样当有...