如何給PCI卡選用合適的總線(xiàn)控制器

引言

現要研制一臺檢測設備，采用工控機結構。需要設計一個(gè)將上位機與DSP、DDS等功能單元（做成擴展卡插在擴展槽中）連接起來(lái)的模塊單元（即用來(lái)傳輸控制命令、狀態(tài)和信號數據的接口部件）。在設計計算機擴展接口之前，首先考慮的是采用哪種總線(xiàn)形式。PCI總線(xiàn)是Intel公司推出的一種高性能局部總線(xiàn)，它的主要特點(diǎn)是：①具有地址數據多路復用的高性能32位或64位的同步總線(xiàn)�？偩�(xiàn)引腳數目和部件數量少（對于總線(xiàn)目標設備只有47根信號線(xiàn)，對于主設備最多只有49根信號線(xiàn)），降低了成本及布線(xiàn)復雜度。②PCI局部總線(xiàn)在33MHz總線(xiàn)時(shí)鐘、32位數據通路時(shí)，可達到峰值132Mbit/s的帶寬；在33MHz總線(xiàn)時(shí)鐘，64位數據通路時(shí)可達到峰值264Mbit/s的帶寬；在66MHz主頻時(shí)，對于32位數據通路和64位數據通路帶寬的峰值，可分別達到264Mbit/s或528Mbit/s的帶寬；PCI總線(xiàn)還有線(xiàn)性突發(fā)傳輸功能，保證了滿(mǎn)載的高速傳輸。③PCI總線(xiàn)的設計是獨立于處理器的，可以方便地符合PCI規范的微機和工作站系統中進(jìn)行硬件移植，目前已成為嵌入式系統的局部總線(xiàn)之一。④隱蔽的總線(xiàn)仲裁，減小了仲裁開(kāi)銷(xiāo)。⑤極小的存取延時(shí)，采用總線(xiàn)多主控和異步數據轉移操作。⑥PCI提供的數據和地址奇偶校驗功能，保證數據完整性和準確性。⑦PCI總線(xiàn)與CPU和時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)，它能支持多個(gè)外設，設備間通過(guò)局部總線(xiàn)可以完成數據快速傳遞，從而很好地解決數據傳輸的瓶頸問(wèn)題。⑧對PCI擴展卡及元件，能夠自動(dòng)配置，實(shí)現設備的即插即用。由于使用方便、靈活、產(chǎn)品壽命長(cháng)，目前PCI總線(xiàn)產(chǎn)品與其它的總線(xiàn)標準相比具有茂大優(yōu)越性和更為廣闊的應用前景。我們決定采用1個(gè)PCI總線(xiàn)的控制器來(lái)完成這個(gè)適配卡的設計。通過(guò)這一適配卡的連接，將信號、數據通過(guò)工控機內的總線(xiàn)插槽傳到各個(gè)功能模塊中。

1 芯片選擇

目前，PCI總線(xiàn)接口電路主要有2種選擇：PCI專(zhuān)用芯片組（又稱(chēng)橋接電路）或PLD。PCI總線(xiàn)協(xié)議較復雜，設計PCI控制接口難度較大，對于產(chǎn)品不大又有時(shí)限的工程項目來(lái)說(shuō)，成本較大；而通用的PCI接口芯片功能全而強大（例如FIFO速度快、容量大，可支持DMA方式等），它實(shí)現PCI規范所要求的所有硬件接口信號和配置空間寄存器，能夠減少開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本，并獲得較好的數據傳輸性能。所以決定采用已有的橋接電路。PCI總線(xiàn)橋接器又分主控設備（master）和目標設備（target）兩大類(lèi)。主控設備可以控制總線(xiàn)驅動(dòng)地址、數據和控制信號；目標設備不能啟動(dòng)總線(xiàn)操作，只能依賴(lài)于主控設備從其中讀取或向其傳送數據。以下針對當前的一些較新推出的產(chǎn)品作一些介紹和比較。

1.1 目標設備

這是一款采用SMARTarget技術(shù)的32位、33MHz的PCI目標接口芯片。是目前PLX公司推出的最高級通用PCI目標設備。它完全符合PCI2.2規范，并且是業(yè)界提供的第1個(gè)支持CompactPCI、熱交換規范PICMG2.1的產(chǎn)品。

①特色。32位、33MHz目標接口支持上至132MB/s的突發(fā)傳送；局部總線(xiàn)操作速度最高達60MHz，支持突發(fā)傳送達240MB/s；PCI目標讀預取、延遲寫(xiě)模式。PCI突發(fā)傳輸長(cháng)度可編程；支持5個(gè)局部地址空間到PCI總線(xiàn)地址空間映射（空間0、1、2、3、4以及1個(gè)擴展的ROM）；傳輸等待周期、總線(xiàn)寬度可編程；提供4個(gè)片選信號（沒(méi)有譯碼邏輯，局部器件減少）、9個(gè)可編程通用I/O；可編程對局部總線(xiàn)讀寫(xiě)門(mén)信號；全面支持PCI2.2規范中的關(guān)鍵產(chǎn)品數據（vital product data），包含一些新的功能結構，為用戶(hù)或系統定久的參數或配置數據提供了一個(gè)靈活的存取方式；包含2個(gè)可編程FIFO（PCI目標讀FIFO深度為16個(gè)長(cháng)字、PCI目標寫(xiě)FIFO深度為32個(gè)長(cháng)字）。PCI9030還提供了1個(gè)PCI時(shí)鐘的緩沖輸出，可用來(lái)作為局部總線(xiàn)的輸入時(shí)鐘；封裝為176腳PQFP以及180腳uBGA。

②兼容性。PCI9030的引腳與9050、9052、9054、9080均不兼容，只兼容9050、9052的寄存器，并提供了某些寄存器新的位定義和若干新的寄存器定義；但與9054以及9080的寄存器不兼容。PCI9030可廣泛應用于網(wǎng)絡(luò )、通信、圖像及海量存儲設計中。它易于將已有的其它總線(xiàn)設計轉換到PCI總線(xiàn)的設計，縮短了設計周期，且其豐富的外部接口大節省了制板空間。

（2）AMCCS5920

AMCCS5920（簡(jiǎn)稱(chēng)S5920）是AMCC公司新近推出的一種PCI總線(xiàn)目標接口芯片，從其功能來(lái)看，可被視作是S5933的子集。與后者相比，S5920減少了總線(xiàn)主控的功能，其它性能相仿，甚至有所增強；而價(jià)格卻降低了很多，因此，在很多無(wú)需進(jìn)行總線(xiàn)主控的場(chǎng)合，采用S5920完成設計能取得更高的性能價(jià)格比。其主要性能如下：符合PCI2.2標準；最高傳輸速率132MB/s；可編程的預取長(cháng)度和等待周期；4個(gè)32位讀寫(xiě)FIFO的直通通道；外加總線(xiàn)可工作于主動(dòng)或被動(dòng)狀態(tài)；支持即插即用；支持串行NVRAM和可選的外部BIOS配置；160腳PQFP封裝。

S5920提供了3個(gè)物理總線(xiàn)接口：PCI總線(xiàn)接口、外加總線(xiàn)接口和外部非易失性存儲器接口。PCI總線(xiàn)接口與主機板的PCI總線(xiàn)擴展槽連接，外加總線(xiàn)接口與外部功能設備連接，非易失性存儲器接口與配置存儲器連接；符合I2C串行總線(xiàn)標準，配置存

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