基于CH365的PIC通信卡的設計

pci是先進的高性能局部總線，可同時支持多組外圍設備。pci局部總線不受制于處理器，為中央處理器及高速外圍設備提供數(shù)據(jù)傳輸通道，進行總線之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)度管理，pci采用高度綜合化的局部總線結(jié)構(gòu)，以確保計算機中各部件、附加卡及系統(tǒng)之間的可靠運行?；诂F(xiàn)在市場上pci芯片有plx公司及amcc公司的器件，他們在硬件設計周期以及驅(qū)動程序開發(fā)上對于初學者來講都存在一定困難。ch365是一個連接pci總線的通用接口芯片，支持i/o端口映射、存儲器映射、擴展rom以及中斷。ch365將32位高速pci總線轉(zhuǎn)換為簡便易用的類似于isa總線的8位主動并行接口，用于制作低成本的基 于pci總線的計算機板卡、以及將原先基于isa總線的板卡升級到pci總線上。另外ch365不論在設計難度、開發(fā)周期、isa移植，還是在價格上都有其自身優(yōu)越性，所以ch365應用非常廣泛，例如適用于高速實時的i/o控制卡、通訊接口卡、數(shù)據(jù)采集卡、電子盤、擴展rom卡等。

1 ch365的特點

(1)可以設定pci板卡的設備標識（vendor id，device id，class code等）。

(2)支持以字節(jié)、字或雙字為單位對i/o端口或者存儲器進行讀寫。

(3)自動分配i/o基址，支持長達240b的i/o端口。

(4)支持本地硬件定址功能，自由選擇i/o地址，在指定地址實現(xiàn)i/o端口。

(5)直接升級isa的i/o板卡到pci總線，完全不需要修改原isa卡的相關(guān)軟件。

(6)直接映射支持容量為32kb的存儲器sram或者擴展rom（boot rom）。

(7)無需外接元器件擴容支持容量為64kb以及128kb的存儲器或者擴展rom。

(8)支持擴展rom無硬盤引導，支持閃存flash memory在線升級。

(9)可以提供擴展rom應用的子程序庫brm，用于bios環(huán)境下用戶界面顯示及數(shù)據(jù)處理。

(10)支持低電平有效的本地中斷請求，支持中斷共享。

(11)提供兩線串行主機接口，可以掛接類似24c0x的兩線串口e2prom器件。

(12)內(nèi)置4μs－1ms的硬件計時單元，用于軟件運行過程中作為延時參考。

(13)芯片本身無需驅(qū)動程序即可工作，升級isa板卡可以不需要驅(qū)動程序。

2 空間映射

pc機中包括3種空間：存儲器空間、i/o空間、配置空間。存儲器空間主要包括內(nèi)存、顯存、擴展rom、設備緩沖區(qū)等，一般用于存放大量數(shù)據(jù)和進行數(shù)據(jù)塊交換。i/o空間主要包括設備的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，一般用于控制和查詢設備的工作狀態(tài)以及少量數(shù)據(jù)的交換。配置空間主要用于向系統(tǒng)提供設備自身的基本信息，并接受系統(tǒng)對設備全局狀態(tài)的控制和查詢。為了避免地址沖突，pci總線要求各個設備所占用的地址能夠重定位。重定位是由設備的配置空間的基址寄存器實現(xiàn)的，通常情況下，各個設備的基址寄存器總是被bios或者操作系統(tǒng)分配為不同的基址，從而將各個設備分別映射到不同的地址范圍。在需要時，應用程序也可以自行修改基址。ch365的存儲器空間占用32kb，偏移地址是0000h－7fffh，可以全部提供給外部設備使用，實際地址是存儲器基址加上偏移地址。ch365的i/o空間占用256kb，去掉ch365自用寄存器，還可以提供240b給外部設備使用，偏移地址是00h－efh，實際地址是i/o基址加上偏移地址。

3 本地端信號線引腳

本地端信號線引腳如表1所示。

4 基于ch365的pci通信卡原理框圖

基于ch365的pci通信卡由pci接口部分、ch365接口芯片、譯碼電路、本地總線4部分構(gòu)成，如圖1所示。

4.1 譯碼電路產(chǎn)生

在設計中采用傳統(tǒng)74ls138產(chǎn)生本地8位總線地址，使用ch365地址a0，a1，a2以及讀寫控制信號參加譯碼。74ls138將地址譯碼輸出2路讀控制和2路寫控制，經(jīng)過74ls245或74ls574來控制輸入和輸出，如圖2所示。

4.2 pci卡制作及pcb圖設計注意事項

pci總線工作在高頻環(huán)境中，傳送線在信號線上驅(qū)動電壓變化時會出現(xiàn)阻抗，信號線的寬度和到接地的距離都會影響其阻抗，所以在設計pcb時需要參考pci總線規(guī)范，特別要注意考慮信號阻抗匹配，具體有以下幾點作為參考：

（1）在32位pci總線中，除了信號線外，還有2個卡存在信號：prsnt1＃和prsnt2＃。pci板卡設計者在卡存在信號上對卡的最大電源需求進行編碼，當卡被插在pci插槽中時，他將其中至少一個或所有兩個卡存在信號接地。

（2）對于32位pci總線的所有信號，其最大電路長度限定在1.5in（約38mm）以內(nèi)。建議在設計pcb時，pci信號線的長度都小于25mm，盡量走弧線或者45°線，避免走直角或者銳角走線，并且盡量將走線布在元件面，而pcb背面保留大面積的接地覆銅，以降低傳送線的阻抗。

（3）pci總線的clk信號線的長度要求是2.5in（約83mm）左右，并且只能與卡上一個負載連接。建議clk信號線的長度盡量保持在50－85mm之間，并且不宜靠近其他信號線，為減少周邊信號線的干擾，在clk兩側(cè)及pcb背面布置接地線或者覆銅。

（4）ch365有3對電源引腳，至少需要3個電源退耦電容。

（5）與pci插槽連接的電源線引腳可以自由選擇，但數(shù)量不宜少于4對。當板卡的電源消耗較大時，可以多增加幾對電源線，通過多點接觸提供穩(wěn)定的大電流。

4.3 硬件中斷功能介紹

ch365芯片具有軟件和硬件中斷功能，與中斷功能有關(guān)的2個引腳分別是pci_inta和sys_ex。如果ch365的數(shù)據(jù)線d3連接了下拉電阻，則工作模式設定為啟用中斷功能，sys_ex引腳自動復用為int_req，作為本地中斷請求輸入引腳，低電平有效，外部電路需要請求計算機中斷時只要向該引腳提供低電平脈沖。pci_inta總是作為pci中斷三態(tài)輸出引腳，不用中斷功能時可以懸空不接，需要中斷功能時可以與pci總線的inta相連接，低電平有效，中斷激活時輸出低電平，中斷未激活時輸出高阻。

5 應用程序介紹

（1）接收數(shù)據(jù)子程序

ch365opendevice（true，true）；

mpch365_io_reg miobase；

ch365getiobaseaddr（＆miobase）；

//ch365writeiobyte（＆miobase－＞mch365ioport

[0x0fa]，71）；//* * * * * * * * * *

uchar data1；

ch365readiobyte（＆miobase－＞mch365ioport[m_portnumr]，＆data1）；m_datar＝data1；

（2）發(fā)送數(shù)據(jù)子程序

ch365opendevice（true，true）；

mpch365_io_reg miobase；

ch365getiobaseaddr（＆miobase）；

ch365writeiobyte（＆miobase－＞mch365ioport[m_portnumw]，m_dataw）；

本文采用南京沁恒公司提供的pci接口芯片ch365實現(xiàn)了pci通信卡的設計，在使用中測的實際傳輸率為10mb/s左右，工作穩(wěn)定可靠，完全可以滿足一般數(shù)據(jù)量傳輸不是非?？斓膱龊?。