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ARM922T核ZCP320A處理器PCI總線(xiàn)操作

時(shí)間:2024-07-28 12:25:35 理工畢業(yè)論文 我要投稿
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ARM922T核ZCP320A處理器PCI總線(xiàn)操作

摘要:本文簡(jiǎn)要說(shuō)明了ZCP320A處理器內部集成的PCI總線(xiàn)接口、編程模式及工作模式,并介紹了作為主設備時(shí)如何訪(fǎng)問(wèn)外部擴展的RTL8139 PCI網(wǎng)卡設備。為以后的設計者提供借鑒及應用基礎。

ZCP320A采用了ARM公司的ARM922T核,ARM922T是ARM9TDMI通用處理器家族中的一員采用哈佛結構內部使用5級流水線(xiàn)支持32位的ARM指令系統和16位的Thumb指令系統包括兩個(gè)相互獨立的8KB 的數據和指令高速緩存,高速緩存行的長(cháng)度是8個(gè)字。ARM922T 實(shí)現增強型ARM結構v4MMU以提供對指令和數據地址的轉換和訪(fǎng)問(wèn)許可檢測。ARM922T 支持ARM調試結構協(xié)處理器以及Tracking ICE。

ZCP320A內部使用三條AHB總線(xiàn)連接實(shí)現功能所需的主從設備。每條AHB總線(xiàn)連接一個(gè)主設備和多個(gè)從設備。根據總線(xiàn)連接的主設備的不同,三條總線(xiàn)分別被命名為COREBUS(ARM9 核作為該總線(xiàn)的主設備)、PBUS(PCI橋作為該總線(xiàn)的主設備)和DBUS(DMA控制器作為該總線(xiàn)的主設備)。這三條總線(xiàn)由總線(xiàn)管理模塊統一進(jìn)行管理。

ZCP320A集成的PCI總線(xiàn)接口是一個(gè)符合PCI協(xié)議2.2的總線(xiàn)接口。由于ZCP320A的內部總線(xiàn)是符合AMBA AHB協(xié)議的總線(xiàn),所以在ZCP320A中設計了一個(gè)AHB-PCI的橋來(lái)實(shí)現AMBA AHB協(xié)議到PCI協(xié)議的轉換。PCI總線(xiàn)通過(guò)AHB-PCI橋連接到內部AHB總線(xiàn)。

1 PCI總線(xiàn)接口概述

在ZCP320A中設計了一個(gè)AHB-PCI的橋來(lái)實(shí)現AMBA AHB協(xié)議到PCI協(xié)議的轉換。PCI總線(xiàn)通過(guò)AHB-PCI橋連接到內部AHB總線(xiàn)。如圖1所示。

AHB-PCI 橋是實(shí)現AHB總線(xiàn)和PCI總線(xiàn)的協(xié)議轉換,實(shí)現AHB總線(xiàn)和PCI 總線(xiàn)之間數據交換的一個(gè)設備,AHB-PCI橋是32位的,即AHB總線(xiàn)和PCI總線(xiàn)都是32位的地址/數據總線(xiàn)。在CPU內部橋和兩條內部總線(xiàn)相連接,COREBUS 和PBUS。這兩條內部總線(xiàn)都符合AMBA AHB總線(xiàn)協(xié)議。在COREBUS上,ARM CORE 作為該總線(xiàn)的唯一主設備,橋則作為該總線(xiàn)的一個(gè)從設備。在PBUS上,橋作為該總線(xiàn)的唯一主設備,PCI緩沖及存儲器則作為其從設備。在CPU外部,橋則和PCI總線(xiàn)相連接。通過(guò)COREBUS, ARM CORE訪(fǎng)問(wèn)橋及穿過(guò)橋訪(fǎng)問(wèn)外部的PCI設備。外部的PCI設備則通過(guò)PCI總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)該橋并穿過(guò)橋到PBUS上訪(fǎng)問(wèn)CPU的內部存儲器等資源。橋為PCI總線(xiàn)和內部ARM CORE及內部存儲器的通信提供了數據緩沖。ARM CORE寫(xiě)數據緩沖由兩個(gè)FIFO組成,每個(gè)FIFO可容納32字節的數據和4 字節的地址。ARM CORE讀數據緩沖由一個(gè)FIFO組成,該FIFO可容納32字節的數據和4字節的地址。在另一側PCI寫(xiě)數據緩沖由兩個(gè)FIFO組成,每個(gè)FIFO可容納32字節的數據和4字節的地址。PCI讀數據緩沖由一個(gè)FIFO組成,此FIFO也可容納32字節的數據和4字節的地址。當有大量數據需要進(jìn)行傳輸的時(shí)候,橋上提供了DMA控制器供使用,可以大大提高數據通信效率。該DMA 控制器具有一個(gè)32字節的接收FIFO和一個(gè)32字節的發(fā)送FIFO。因此DMA在傳輸數據的時(shí)候可以實(shí)現乒乓效應,也就是說(shuō)在接收的同時(shí)發(fā)送數據。

通過(guò)AHB-PCI橋,內部的ARM核可以對外部PCI設備進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn);同時(shí),外部的PCI設備也可以對內部的CPU資源進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。當AHB-PCI橋作為COREBUS上的從設備的時(shí)候,它從COREBUS上接收ARM發(fā)出讀/寫(xiě)命令,然后在PCI總線(xiàn)上發(fā)起相應的傳輸,也就是說(shuō)此時(shí)橋作為PCI的主設備。當外部PCI設備對AHB-PCI橋進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)的時(shí)候,橋作為PCI從設備接收PCI 總線(xiàn)上的命令,同時(shí)作為AHB主設備在PBUS上發(fā)起相應的操作以達到訪(fǎng)問(wèn)CPU資源的目的。這就是CPU訪(fǎng)問(wèn)外部設備和外部設備訪(fǎng)問(wèn)CPU資源的兩條路徑。

ZCP320A的PCI橋在PCI總線(xiàn)仲裁方面,可以用外部的仲裁器,也可以用橋本身提供的仲裁器。設計人員可以根據需要選擇用外部的仲裁器,還是用ZCP320A的PCI橋上的仲裁器。這個(gè)選擇通過(guò)配置PCI混合控制寄存器PCI_MISC_CTL(偏移地址是0x100)的位12。如果使用外部仲裁器則將該位配置為1,而如果使用橋內部的仲裁器則將該位配置為0。橋上的PCI 仲裁器最多支持6個(gè)PCI主設備(包括ZCP320A本身)。其仲裁算法為分組輪循的優(yōu)先算法。

ZCP320A提供了地址轉換功能和地址空間范圍定義功能。地址轉換包括兩個(gè)方向,一是從ARM CORE到外部PCI空間的地址轉換;二是從PCI空間到PBUS空間的轉換。地址轉換和地址空間范圍都是通過(guò)一個(gè)稱(chēng)為地址窗口的機制來(lái)實(shí)現的。在從ARM CORE到外部PCI空間的方向定義了4個(gè)窗口,即窗口0/1/2/3,每個(gè)窗口由兩個(gè)寄存器來(lái)定義,窗口基地址寄存器(CBUS_BST0/1/2/3)和窗口控制寄存器(CBUS_TI0/1/2/3_CTL)。在窗口基地址寄存器中定義了該窗口在COREBUS上的基地址及該窗口的屬性(存儲器或I/O空間是否可預取,是否可對32位的任一字節進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)),而在窗口控制寄存器中則定義了該窗口轉換到PCI空間后的基地址,該窗口的大小及窗口使能控制和地址轉換使能控制。在從PCI 空間到PBUS空間的方向也定義了4個(gè)窗口,PCI寄存器窗口和PCI從設備窗口0/1/2。其中PCI寄存器窗口由一個(gè)寄存器(PCI_BSREG)來(lái)控制該窗口在PCI總線(xiàn)空間的基地址及窗口屬性,而PCI 從設備窗口0/1/2則由兩個(gè)寄存器來(lái)定義,即窗口基地址寄存器(PCI_BST0/1/2)和窗口控制寄存器(PCI_TI0/1/2)。在窗口基地址寄存器中定義了該窗口在PCI總線(xiàn)上的基地址及窗口屬性(存儲器或I/O空間是否可預取,是否可對32位的任一字節進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)),而在窗口控制寄存器中則定義了該窗口轉換到PBUS空間后的基地址及該窗口的大小窗口使能控制和地址轉換使能控制。

2 PCI總線(xiàn)編程模式

PCI橋上的寄存器占了4K的空間,從偏移地址0x000到0xfff。其中0x000到0x0ff

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