基于PCI軟“核”的PCI總線接口設(shè)計與實現(xiàn)

PCI總線是通過主橋電路掛接在Host CPU上的局部總線，典型的PCI局部總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。PCI的外部設(shè)備既可以作為PCI總線目標設(shè)備（Slave），實現(xiàn)基本的傳送要求，也可以作為PCI總線的主控設(shè)備（Master），訪問其他PCI總線設(shè)備及系統(tǒng)的其他資源。用戶在實際應(yīng)用中可以根據(jù)實際需求來設(shè)計設(shè)備的功能。

由于PCI總線規(guī)范[1]定義了嚴格的電氣特性和時序要求，因而開發(fā)基于PCI總線的接口卡有一定的難度。它要求在接口卡和終端設(shè)備之間有一個總線接口控制器，以解碼PCI總線線范并完成數(shù)據(jù)傳送，這需要開發(fā)人員對PCI總線規(guī)范有深刻的理解并具有較高的計算機開水平。開發(fā)PCI接口大體有兩種方式：使用專用的PCI接口芯片和可編程器件。如果使用ASIC廠家提供的專用接口芯片，用戶使用到的只是部分PCI接口功能，會造成了一定的資源浪費，而且芯片價格高，不經(jīng)濟。使用可編程器件設(shè)計，將廠家提供的PCI軟“核”引入可編程器件中，根據(jù)插卡的功能進行最優(yōu)化，不必實現(xiàn)所有的PCI功能機以將PCI插卡的用戶邏輯與PCI接口邏輯集成在一個芯片上，實現(xiàn)緊湊的系統(tǒng)設(shè)計。當系統(tǒng)升級時，只需更改可編程器件的邏輯，無需更新PCB版圖。許多可編程器件產(chǎn)生廠商都提供經(jīng)過測試的PCI接口功能模塊，如Xilinx公司的LogiCore,Altera公司的AMPP（Altera Megafunction Partners Prongam）。下面介紹用Xilinx公司的LogiCore來實現(xiàn)控制連接在PCI局部總線上的外設(shè)。

1 Xilinx公司的LogiCore簡介

Xilinx公司的LogiCore邏輯框圖如圖2所示。可以看出，該LogiCore的功能是將左邊復(fù)雜的PCI接口轉(zhuǎn)換成右邊的用戶接口信號：周期控制信號（包括用于配置PCI接口的信號CEG[255:0]）、從設(shè)備控制信號、主設(shè)備控制信號、狀態(tài)機信號等。其主要的功能是起一個橋梁作用，完成用戶設(shè)備與PCI總線的信息傳送，并且可以在Bus Master方式下直接訪問系統(tǒng)主存儲器。圖2的LogiCorem邏輯框圖只給出Xilinx的LogiCore中與PCI Master控制器有關(guān)的關(guān)鍵信號?，F(xiàn)在就以上信號進行介紹：

PCI Host 端總線接口：

AD[31：0] 時分復(fù)用地址/數(shù)據(jù)信號，在幀信號有效的一個時鐘AD[31:0]上的信號為地址信號。

C/BE[3:0] 命令/字節(jié)使能信號，在幀信號有效的第一個節(jié)拍，指示總線作業(yè)類型。

FRAMF 由總線上設(shè)備驅(qū)動，指明傳輸?shù)钠鹗紩r間和終止時間，在該信號有效期間表示總線傳輸開始，當該信號無效時，傳輸?shù)氖亲詈笠粋€數(shù)據(jù)節(jié)拍。

IRDY 由總線主設(shè)備驅(qū)動，讀操作時表示總線傳輸開始，當該信號無效時，傳輸?shù)淖詈笠粋€數(shù)據(jù)節(jié)拍。

IRDY 由總線主設(shè)備驅(qū)動，讀操作時表示已準備好接受數(shù)據(jù)，寫操作時表示有效數(shù)據(jù)已經(jīng)在數(shù)據(jù)上。

TRDY 由從設(shè)備驅(qū)動，讀操作時從設(shè)備正在把有效數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)總線上；寫操作時表示從設(shè)備準備接受來自Host的數(shù)據(jù)。

DEBSEL 譯碼出的地址在該設(shè)備的地址范圍內(nèi)時，則該信號有效。

IDSEL 配置讀、寫期間由Host發(fā)出的片選信號。

STOP 從設(shè)備向Host表示停止目前信號的傳送。

PAR 奇偶校驗信號，它通過AD[31:0]和C/BE[3:0]進行奇偶校驗。

PERR 該信號只報告數(shù)據(jù)奇偶校驗錯。

SERR 該信號只報靠地址奇偶校驗錯，或者特殊命令序列中的數(shù)據(jù)奇偶校驗錯。

INTR_A 表示PCI設(shè)備請求中斷。

REQ 表示總線主設(shè)備向仲裁器發(fā)出要占用PCI總線的請求。

User端總線接口：

ADIO[31:0] 地址數(shù)據(jù)復(fù)用總線，該總線由三態(tài)緩沖器驅(qū)動。

ADDR[31:0] 在地址周期，輸出PCI總線當前作業(yè)的起始地址。

DEVSEL_USR 是DEVSEL信號的“克隆”版本。

FRAME_USR 是FRAME信號的“克隆”版本。

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