PCI接口芯片9052及其应用

2006-05-07 15:49:54来源: 电子技术应用

PCI(Peripheral Compornent Interconnect,即外围部件互连)总线是一种能为主CPU及外设提供高性能数据总线的局部总线。1992年以INTEL为首的多家集团开始设计PCI总线,其V2.0规范于1993年4月正式发布。PCI总线具有严格的规范,这就保证了它具有良好的兼容性,符合PCI规范的扩展卡可插入任何PCI系统可靠地工作;PCI总线可以提供极高的数据传送速率(132MB/s);PCI总线与CPU无关,与时钟频率亦无关,可适用于各种平台,支持多处理器和并发工作;PCI总线还具有良好的扩展性,通过PCI-PCI桥路,可允许无限地扩展;PCI总线以它的即插即用特性取代了VESA局部总线。一个PCI接口包括一系列的寄存器,这些寄存器中的信息允许计算机自动配置PCI卡。PCI总线是目前PC机上最先进的一种总线。

表1 电源

管脚号 符号 名称 功能描述
99 TEST 测试 高为测试,低为。测试时除RD#(126)外,所有输出端置于三态。
1、10、27、41、50、66、81、103、121、146 VDD 电源 +5V供电。需大9052附近每个引脚接去耦电容0.01~0.1μF
9、26、40、51、65、80、104、120、142、160 VSS  
45,67 NC 保留  

PCI总线协议非常复杂。如果开发PCI扩展板使用可编程逻辑阵列芯片来完成PCI协议的执行,其工作量和难度都是巨大的,一般都会选用PCI专用接口芯片。下面介绍PCI9052接口芯片。

表2 串行EEPROM接口

管脚号 符号 名称 功能描述
142 EECS 片选 串行EEPROM片选
143 EEDO 数据出 串行EEPROM读数据
145 EEDI 数据入 串行EEPROM写数据
144 EESK 串行数据时钟 串行EEPROM数据时钟

1 PCI9052芯片介绍

PCI9052是PLX技术公司为扩展适配板卡推出的能提供一种混合的高性能PCI总线目标(从)模式的接口芯片。该芯片可与多种局部总线相连,并且支持相对慢的局部总线在PCI总线上的突发传送速率达到132MB/s。9052的可编程配置直接与复用或非复用的8/16/32位局部总线相连。8位和16位模式便于ISA卡直接向PCI卡转换。

表3 PCI系统总线接口

管脚号 符号 名称 功能描述
150~157、2~8、11、23~25、28~32、34~39、42、43 AD[31:0] 地址和数据 地址数据复用信号
158、12、22、33 C/BE[3:0]# 总线命令/字节使能 地址传送节拍用于总线命令,数据传送节拍用于字节使能为所PCI
149 CLK 时钟 传送提供时序,同时作为每一个PCI设备的一个输入,可达33MHz。
16 DEVSEL# 设备选择 有效时表示选中设备作为当存取的目标来译码地址。
13 FRAME# 周期帧 由当前主控制器驱动,表示一次存取的开始和过程。
159 IDSEL 初始化设备选择 在配置期间用于读写传送的片选。
44 INTA# 中断A 中断请求
14 IRDY# 准备好 总线驱动器完成当前数据传送节拍
18 LOCK# 锁定 多次传送完成
21 PAR 奇偶 奇偶校验
19 SERR# 奇偶错 奇偶校验错
148 RST# 复位 复位
20 SERR# 系统错 系统发生错误
17 STOP# 停止 停止当前传送
15 TRDY# 目标准备好 所选择设备完成当前数据传送节拍
68 MODE 总线模式 1:复用总线模式,0:非复用总线模式
137、136 LINTi1/LINTi2 局部中断1/2入 PCI中断
135 LCLK 局部总线时钟 最高40MHz,可与PCI时钟异步
134 LHOLD 保持请求 局部总线请求使用
133 LHOLDA 保持响应 9052响应
132 LRESET# 局部总线复位出 9052复位时,用于复位局部总线设备
63 BCLKO BCLK出  
131,130 CS[1:0]# 片选 通用片选。可在配置寄存器编程指定
138 USERO/WAITO# 用户I/O或等待出  
139 LLOCKO# 用户I/O1或LLOCK出  
140 USER2/CS2# 用户I/O2或CS2出  
141 USER3/CS3# 用户I/O3或CS3出  

1.1 主要特点

(1)兼容PCI V2.1协议特性。9052芯片与PCI协议V2.1版兼容,支持低开发成本的从模式适配设备,该芯片支持从ISA适配卡向PCI适配卡转换。

表4局部总线数据传送(独立模式)

管脚号 符号 名称 功能描述
123 ADS# 地址存储 表明可用址址和一次新的总线存取的起始
64 ALE 地址锁存使能 地址节拍有效,数据节拍之前无效
127 LW/R 写/读 1:写;0:读
124 BLAST# 最后突发 由当局部总线控制器驱动,用以提示最后一次总线存取传送
126 RD# 通用读。由当总线区域描述寄存器控制时序
125 WR# 通用写。由当前总线区域描述寄存器控制时序
128 LRDYi# 局部总经准备好入 表示在局部总线读数据或可接受写数据

表5 局部总线数据传送(非复用模式和复用模式)

管脚号 符号 名称
129 BTETM# 突发中止
122、119~105、102~100、98~92 LA[17:2] 地址总线
52~62、69~79、82~91 LAD[31:0] 数据总线
46~49 LBE[3:0]# 字节使能

表6 ISA局部总线数据传送(非复用模式)

管脚号 符号 名称 功能描述
131 MEMWR# 存储器写 从ISA数据总线顾取数据到存
130 MEMRD# 存储器读 将数据读到ISA数据总线
139 IOWR# I/O写 WWISA数据总线写数据入I/O口
138 IORD# I/O读 将I/O口数据总读到ISA数据总线
46 SBHE# 系统字节高使能 高位字[15:8]使能
48、49 ISAA[1:0] ISA地址总线 ISAA[1:0]是ISA总线地址节拍比特,与LA[23:2]一起使用。对于16bitISA总线,ISAA0作作LBE#信号;对于8bitISA总线,ISAA0用作一位址位。
64 BALE 总线址锁存使能 用以表示地址和SBHE#信号线有效
45 CHRDY 通道准备好 该信号从设备输入,用来表示需要附加时序(等待状态),当从设备需要等待状态时,信号保持低电平
67 NOSW# 无等待状态  

116~105、102~100、98~92

LA[23、2] 地址总线  
74~79、82~91 LAD[15:0] 数据总线  

(2)直接从(目标)方式数据传送模式。9052支持突发存储器映射和I/O映射方式在PCI总线和局部总线存取数据。读写FIFO寄存器使得局部总线和PCI总线具有高性能的突发方式。PCI总线总是工作在突发方式,局部总线可以设置成突发方式或者连续单周期方式。

表7当ISA_MODE使能时一般局部总经支持信号(非复用模式)

管脚号 符号 名称 功能描述
68 MODE 总线模式 1:复用;0:非复用
137/136 LINTi1/LINTi2 局部中断1/2 电平触发:有效时引起一次PCI中断,极性由INTCSR配置寄存器定义;边缘触发:只在上升沿有效,有效时引起PCI中断。
135 LCLK 局部总线时钟 对于ISA时为8MHz,可与PCI时钟异步
134 LHOLD 保持请求  
133 LHOLDA 保持响应  
132 LRESET 局部复位输出 当ISA_MODE使能时,信号为高
63 BCLKO BCLK输出  
140 USER2/CS2# 用户I/O2或CS2输出  
141 USER3/CS3# 用户I/O3或CS3输出  

表8  串行EEPROM装截数据表

串行EEPROM偏移 寄存器偏移量 EEPROM值 寄存器描述
0H PCI02H 9050 设备ID
2H PCI00H 10B5 制造商ID
H PCI0aH 0680 级联码
6H PCI08H 000* 级联码
8H PCI2EH 9050-1 子系统ID
AH PCI2CH 10B5 子系统制造商ID
CH PCI3EH ****  
EH PCI3CH 01** 中断引脚

注:表中“*”表示“不必考虑”。

    (3)中断发生器。9052可以从两个局部总线中断输入生成一个PCI中断。

(4)时钟。9052局部总线接口运行于TTL时钟并生成必要的内部时钟。局部TTL时钟与PCI时钟异步工作,并允许局部总线独立于PCI时钟工作。缓冲PCI总线时钟BCLKO可与局部总线时钟LCLK相连。

(5)可编程局部总线配置。9052支持复用或非复用的8/16/32bit局部总线。芯片有4字节使能,26根地址线,32/16/8bit数据线。

(6)先读模式。9052支持先读模式,也就是说,预锁存数据可从9052内部FIFO寄存器先于局部总线读取。

(7)总线驱动。所有控制、地址和数据信号都由9052直接生成,用于驱动PCI和局部总线,不用额外驱动电路。

(8)串行EEPROM接口。9052包含一个用于加载配置信息的串行EEPROM接口,对于装载一个特定的适配设备信息来说,这是很有用的。将9052转换为ISA接口模式时串行EEPROM也是必需的。

(9)四个局部片选信号。9052提供了四个局部片选信号,基地址和每一个片选的范围可由串行EEPROM或主控制器独立编程。

(10)五个局部地址空间。基地址和每一个局部地址空间的范围可由串行EEPROM或主控制器独立编程。

(11)读/写存储延时和写周期保持。对于ISA总线,读/写信号可以从时钟周期的开始延时。

(12)局部总线等待状态。附加的LRDYi握手信号用于产生各种等待状态,9052有内部等待状态发生器。

(13)可编程预锁存计数器。局部总线预锁存计数器可以编程为(无预锁存),4、8、16或连续值(预锁存计数器关闭)模式。

1.2 引脚功能

PCI9052为160脚塑封PQFP封装结构。其各管脚功能接功能块划分分别列于表1~表7中。

2 PCI9052芯片的使用

PCI9052接口芯片作为通用PCI接口,其应用场合和范围是广泛的。随着PC机中ISA扩展槽数量的逐渐减少直至取消,PCI扩展槽已成为PC机主板配置的主流,今后的扩展板的开发必定是基于PCI接口的。

但现行的很多ISA接口的扩展板,尤其是自己自主研制的具有某些特殊功能的扩展板,如何使之能在PCI槽上继续使用,显得很有意义。下面就着重介绍PCI9052接口芯片将ISA扩展板直接转换为PCI扩展板的应用。

2.1 ISA接口模式介绍

PCI9052的内部结构中包含了一个独立的ISA逻辑接口,通过这个逻辑接口可以完成由ISA到PCI的平滑转换。它支持8位和16位数据宽度的ISA设备,该设备可以是内存映射,也可以是I/O映射。选读模式用于提高读取数据的吞吐量。一旦ISA接口模式使能,PCI9052只执行单个周期操作。特别指出的是,串行EEPRIM必需使ISA接口模式使能。

2.1.1 配置方法

可以使用两种方法配置PCI9052用于ISA接口模式。

方法一:烧写串行EEPROM方法。使用烧写器,将数据写入串行EEPROM,参照表8使用恰当的数据。需要注意的是,对于ISA模式,LRESET#(132)引脚必须始为高电平,并确认MODE(68)引脚置为0,处于非复用模式。

方法二:热配置方法。从PCI总线通过PCI9052芯片使用方法一的相同数据来烧写串行EEPROM。该方法需要注意的是,LRESET#(132)引脚的极性在ISA模式时由低变为高, 并确认MODE(68)引脚置为0。

2.1.2 配置注意事项

当为ISA接口模式配置时必须注意以下几点:

①存取ISA接口引脚时要参照PCI9052引脚的C/ISA模式引脚图来连线。

②空间0分配给ISA接口的内存存取。

③空间1分配给ISA接口的I/O存取。

④无论空间0的局部地址处于CS0#范围还是空间1的局部地址处于CS1#范围,ISA存取均有效。

⑤标准的从周期可以使用空间2、空间3和串行EEPROM来存取。

2.2 应用实例

下面给出一个电子转换开关控制器应用实例。该控制器的功能是,当检测到触发条件时,便向端口200H送一个控制码C0H,用以控制继电器完成开关动作。该例子旨在说明如何将PCI9052用于ISA扩展板向PCI扩展板的转换。

2.2.1 硬件设计

控制器硬件电路结构图如图1所示。

电路分为三部分。第一部分是9052与PCI插槽间的连接信号线。这些信号包括地直数据复用信号AD[31:0],总线命令信号C/BE[3:0]#和PCI协议控制信号PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#。第二部分是与串行EEPROM的连线。这里有四根信号线:EESK、EEDO、EEDI和EECS,串行EEPROM的数据可以提前用烧写器烧好,也可以在线烧写。第三部分是9052与应用电路的连接。在本例中主要用到的是ISA局部总线信号,有数据线LAD[7:0],地址线ISAA[1:0]、LA[23:2],I/O读写信号线IOWR#、IORD#,地址锁存BALE。

2.2.2 软件设计

程序分为两部分,一部分为PCI9052各配置寄存器赋值并初始化芯片,另一部分为主程序,任务是不断查询册表中的相关键值,一旦条件满足,即向端口送控制码。程序用DELPHI语言完成。选用DELPHI的主要原因是可编译成独立的可执行文件,不带任何动态连接库,程序短小精悍,并且DELPHI各版本间的兼容性比较好。程序流程图如图2所示。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/others/200605/2419.html
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