PCI Express在嵌入式系统中的应用

1、pci express在嵌入式系统中的应用在过去几十年里，pci是一种十分胜利的通用i/o总线标准，尤其在系统应用中，常常会看到pci总线的踪影，但它将不能满足将来计算机设备的带宽需要。随着创造工艺的进展，将会浮现10ghz的cpu，高速的内存和显卡，甚至1gbps和10gbps的网卡等其他需要“无限”内部带宽的设备。由intel公司推出的第三代i/o总线结构pci express（3gio）就是顺应这种需要产生的。它不但能与本来的pci设备兼容工作，还可以增加原有设备的性能。其特点就是高性能，高扩展性，高牢靠性，好的升级性及低的成本。2002年7月23日，pci-sig正式公布了pci ex

2、press 1.0规范，并且按照其开发蓝图，将在2006年正式推出2.0规范。pci express有两个版本：基础版和交换版。基础版的特点是：与pci软件兼容;很少的引脚数量（串行）;高速率（2.5gbps/通道）;可扩展（到32通道）;crc（链路，端到端）;热插拔;qos（quality of service）能力。交换版的特点是：物理层和数据链路层与基本版兼容;基于源的路由;多协议封装;阻塞管理;多播/广播。pci express的拓扑结构包括一个主桥和若干尽头（end point）（对应若干输入输出设备），见图1。多点对点联结技术将新的特性-开关技术-引入了输入输出总线拓扑结构。开关

3、技术替代了本来的多点复用（multi-drop）总线技术，在不同的尽头间它提供对等联结的方式，将各个尽头的数据分开传输，最后汇总到主桥内。pci express的基本特征： 串行lvds链接，见图2; 基于互换的拓扑结构; 每个通道的每个方向数据传输速率为2.5gbps; 最高衔接通道为32个; 带宽可扩展（最大×32）。 crc（链路，端到端）; 热插拔; ntb链接的多host结构; 与pci/x兼容; 。下表中列出了pci express特点所带来的用法上的优点。表一：表二是将pci express与pci/x举行的对照。表二：注1. 并行总线通常包含地址/数据信号和一些边带信

4、号。边带信号用来表示总线上数据的方向和事务处理的类型，还能用于表示中断或总线主控哀求。注2. 一个典型的pci express衔接用法两个lvds（低差分信号）对，一对用于发送，一对用于接收。在这个结构中没有边带信号，见图3。图3 典型的pci express衔接注3. pci express信道能聚拢以增强总带宽，可用的带宽挺直与通道的数目成比例。其有效组合为×1，×2，×4，×8，×12，×16，×32，通道数加倍带宽也加倍。如一个10gbps的以太网控制器可以用法4条pci express来与控制器的带宽相匹配。因为p

5、ci express的突出特性，打算了它可以用于无数领域，诸如服务器、成像系统、存储系统、通信系统、工业控制等，影响比较大的可能还是嵌入式系统，图4给出了其应用于嵌入式系统的应用拓扑结构。可以看出，在这种拓扑结构中本地端设备通过pci express桥衔接在一起，不再是通过pci桥衔接。依靠开关技术，本地端设备就可以“无限”的扇出，且传输速率不会下降，而传统的依赖pci桥衔接的设备因为多点复用总线技术的限制，每一路本地端设备的传输速率会下降。在嵌入式应用方面，另外一个比较让人关注的应当是express card，这种具有2.0接口的小型卡，其硬件成本低，功能性好，将会取代粗笨的pc卡和发挥co

6、mpact flash的优点。但是这种卡进入嵌入式市场的速度不会很快，由于pci express将涉及硬件支持形式和特点的重大转变，对现有板卡的板形标准仍待制定。图4 pci express在嵌入式控制系统的应用因为pci express技术卓越的特性，无数公司都投入了大量的精力来促进该技术的推广。在2003年秋天的intel开发论坛上，plx第一个演示了基于pci express的atca（advanced telecom computing architecture）系统。各芯片组厂商也忙于开发支持pci express的芯片。mellanox技术公司已经公布了相关的芯片产品。intel的

7、i915p grantsdale和i925×alderwood芯片组将包括用于图形的×16衔接，并支持333/400mhz的ddr和400/533mhz的ddr2。intel的南桥芯片ich6将有4条pci express×1衔接和4个串行ata150端口。ich6的俗称是azalia，可以为pc提供192khz，32位的多通道音频支持。威盛的北桥芯片保留了传统的agp支持，其新的vt8251南桥芯片还将包括两个×1pci express衔接，4个串行ata端口，gb级以太网和8通道192khz，24位音频支持。sis的第一代pci express南桥芯片sis965l将包括两个×1衔接，8通道音频，两个串行ata端口和gb级以太网支持。该公司已经量产sis965和9652南桥芯片。via和ali也方案今年第3季度量产pci express南桥芯片vt8251和m1573。p