PCI总线接口芯片9054及其应用.doc

PCI总线接口芯片9054及其应用Desian&ADDCaonsl殳PCl总线接口芯片9054及其应用PClBusInterfaceChipPC19054andApplications福州南南信息科技有限公司黄身锞概述PC19054是由美国PLX公司生产的先进的PCll/0加速器,采用了先PCl9054其内部原理如图1所示.它采用先进的PLX数据管道结构技术,是32Bit,33MHz的PCl总线主I/O加速器.PCt9054是pL公司推出的一种PC/主模式桥芯片?本文主要介绍7它的特性,功能及应用l说明7以PCt9054作为接口芯片.开发PCt总线扩襞卡的硬件框架图.最后给出一个简单的实谚|i进的PLX数据流水线结构技术,是32位,33MHz的PCl总线主I/O加速器;符合PCl本地总线规范2_2版,突发传输速率达到132MB/s,本地总线支持复用/非复用的32位地址/数据;有M,C,J三种模式;针对不同的处理器及局总线特性可选,尽量减少中间逻辑;具有可选的串行EEPROM接口,本地总线时钟可和PCl时钟异步.PC9O54内部有6种可编程的FIFO,以实现零等待突发传输及本地总线和PCl总线之间的异步操作;支持主模式,从模式,DMA传输方式,因其强大的功能可应用于适配卡和嵌入式系统中.PCl9054是一种性价比较高的PCl桥路芯片,比PCl9080,PCl9050等性能更优越.PCI9054主要特性如下:?符合PClV2.1,V2.2规范,包含PCl电源管理特性.?支持VPD(VitalProductData)的PCl扩展.?支持PCl双地址周期,地址空间高达4GB.?具备120准备报文单元,完全兼容120V1.5规范.?提供了两个独立的可编程DMA控制器,每个通道均支持块和Scatter/Gather的DMA方式,DMA通道O支持请求DMA方式.?在PCl启动模式下,PCl9054可插入类型1和类型2的配置周期.?PCl和LocalBus数据传送速率高达132MB/S.?支持本地总线直接接口MotorolaMPC850或MPC860系列,Inteli960系列,lBMPPC401系列及其它类似总线协议设备.?本地总线速率高达50MHz;支持复用/非复用的32bit地址/数据;本地总线有三种模式;M模式,C模式和J模式,可利用模式选择引脚加以选择.?具有可选的串行EEPROM接口.?具有8个32bitMailbox寄存器和2个32位Doorbell寄存器.PCI9054的物理总线接口PCl9054提供了三种物理总线接口:PCl总线接口,LOCAL总线接口及串行EPROM接口.LOCAL总线的数据宽度为32位,时钟频率可达到5OMHz并且支持数据预取功能.PCl9054的总线操作包括PCl总线操作和本地总线操作.对于PCl总线操作,它完全遵守2_2版本PCl规范.PCl9054本地总线支持非多路复用32位地址/数据总线,多路复用32位和8位,16位或32位本地世界电子元器件2006.6,遮进座眉旦墨叁墨,匝叵=f控制逻辑I图1PCI9054内部框图9054内部图总线设备从属访问,运行速率高达50MHz,可以获得200MB/S的本地总线突发传输速率.PCI9054的LOCAL总线与PCI总线之间数据传输有三种方式;主模式(DirectMaster),从模式(DirectSlave)和DMA方式.其内部具有两个DMA数据通道,双向数据通路上各有6个FIFO进行数据缓冲,可同时进行高速的数据接收和发送.8个32位Maibox寄存器可为双向数据通路提供消息传送.PCI9054还提供了一个串行EEPROM接口,容量2K字节.在配置存储器中存放了厂家标志,设备标志以及本地总线的基地址空间,l/O空间和中断控制信号等信息.初始化时,系统自动将串行EEPROM中的配置参数装入PCI配置寄存器,并根据本地总线对内存,I/O端口和中断的需求统一划分,自动配置.其中本地端寄存器也可以由本地CPU读写,直接进行配置.PC19054工作模式PCI9054有3种工作模式:C,M和J模式.M模式主要针对Motorola公司高性能MPC850/860的应用而设计,主要应用在电信领域.J模式的接口设计相对比较复杂,通常用的是C模式.C模式下PCI9054分为PCIInitiotor操作和PClTorget操作.在PCIInitiotor操作过稗中,本地处理器或本地总线丰控设备能够直接通过PCl9054访问PCI总线,发起LocaltoPCI的数据传输.而在PCITarget操作过程中,PCI总线丰控设备可以以可编程的等待状态,总线宽度和突发传输功能访问PCl9054的三个本地空间(空间0,空间1和扩充ROM空间).PCl9054的DMA突发模式PCI9054集成了两个相互独立的DMA通道,每个通道都支持BlockDMA和ScattedGatherDMA,通道0还支持DemandDMA传输方式BlockDMA要求PCI主机或Local主机提供PCr和Local的起始地,传输字节数,传输方向.主机设定DMA开始位启动数据传输,一旦传输完成,PCI9054设定DMA传输结束位结束DMA.如果启动中断允许位,在传输结束时PCI9054将向主机申请中断.在DMA传输中,PCI9054既是PCI总线的主控器又是Local总线的主控器.ScottedGatherDMA要求主机在PCI空间或Local空间设定Descriptor模块,模块包括PCI和Local的起始地址,传输字节数,传输方向和下一个Descriptor模块的地址.PCI9054载入第个Descriptor模块并发起传输,连续加载下一个模块,直到它侦测到链结束位有效,PCI9054设置传输结束位,或者申请PCIII世界电子元器件2.g.m.g.m或Local中断.这种模式下,PCI9054也可以在每个模块加载时有效中断信号,结束DMA传输.若Descriptor模块在本地存储空间,可以编程使DMA控制器在每次DMA传输结束后清除传输字节数.P019054寄存器PCI9054内部提供了5种寄存器:PCI配置寄存器,本地端配置寄存器,运行时间RUNTIME寄存器,DMA寄存器和120信息寄存器.下面对PCI配置寄存器和本地端配置寄存器的功能做简要介绍.PCI配置寄存器也就是我们常说的PCI配置空间,它提供了配置PCI的一些信息.其中VenderlD,DevicelD,RevisionlD,HeaderType,ClassCode用于PCI设备的识别.命令寄存器(Command)包含设备控制位,包括允许存储器读写响应等.状态寄存器(Status)用于记录PCI总线的相关事件.PCI配置寄存器提供了6个基地址寄存器,这些基地址都在系统中的物理地址范围内,其中BASE0和BASE1用来访问其他配置寄存器的基地址,BASE1是其他配置寄存器映射到PCI端内存的基地址,BASE2是其他寄存器映射到PCI端I/O的基地址.可以通过PCI端内存和PCI端l/O来访问LOCAL配置寄存器与其他3种寄存器.BASE2-5四个空间提供了访问本地端所接的4个芯片(当然可以少于4个),它们将本地端的芯片通过本地端地址(在LOCAL配置寄存器中设)翻译成PCI的地址,也就是将本地的芯片映射到系统的内存或I/O口.这样使得用程序操作这一段内存(或I/O)实际上就是对本地的芯片操作.本地端配置寄存器提供了本地端的一些信息,如图2C模式部分时序图LCLK:输入信号,时钟信号LHOLD:输入信号,申请使用本地总线LHOLFA:输入信号,对LHOLD应答基于PCI9054的PCl接口设计PCI9054以其强大的功能和简单的用户接口,为PCI总线接口的开发提供了一种简洁的方法,设计者只需设计出本地总线接口控制电路,即可实现与PCI总线的高速数据传输.图3是应用PCI9054作为接口芯片,开发PCI总线扩展卡的总体硬件框架图下面简单介绍以PCI9054为接口芯片的网卡设计.硬见图4第一部分是9054和PCI插槽问的连接信号线.这些信号包括地址数据复用信号AD31:0,总线命令信号C/BE3:0和PCI协议控制信号PAR,FRAME,fRDY,TRDY,STOP,IDSEL,PERR和SERR.第二部分是9054与EEPR0M的连线.这里有四根信号线:EESK,EED0,EEDI,EECS,串行EEPR0M的数据通过烧写编程的方式,也可以通过本地CPU直接编程的方式来完成初始化.第三部分就是9054与应用电路的连接.其中LA地址总线,LD数据总线,LBE#字节使能信号和CPLD相连:LW/R读写信号,BLAST,READY#,ADS#和8051单片机相连.PCI9054工作在初始化器模式时,要求本地端的总线是32位的.Desian&ADDcaonsl殳WILLNOTBERE.ASSERTEDUNTILLHOLJLDAGOESLOW图2C模式部分时序图-图3开发PCI总线扩展卡的总体硬件框架图图4硬件设计原理图在这里,用CPLD实现将80C51单片机的8位数据与16位地址转换成32位的数据和地址,使用RAM的目的是提高8051的数据传输速度和处理复杂的TCP/IP协议,EEPR0M用来保存相关的