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PCI总线概述

各种PCI总线产品经过几年的发展,PCI总线以其优越的电性能获得了业界的一致认可。同时利用PCI总线的电性能,结合不同的机械结构,产生了各…

各种PCI总线产品
经过几年的开展,PCI总线以其优胜的电功能获得了业界的共同认可。一起运用PCI总线的电功能,结合不同的机械结构,产生了各式各样的总线。在此做一扼要介绍:
CPCI总线:将PCI总线与欧规卡的机械结构相结合,具有抗振功能好、高可用性等长处,并且能够支撑热插拔(Hot Swap)、后走线(Rear IO),现在在电信、军工、交通等范畴正在得到广泛的运用。
PXI总线:在CPCI基础上参加同步时钟、触发等量测专用总线,在丈量、操控范畴正得到越来越多的运用。
PC104 Plus总线:将PCI总线与PC104板的机械结构相结合,具有用率高、保护量少、体积小型等特色,在各种嵌入式运用中很受欢迎。
别的还有笔记本电脑常用的PCMCIA总线、电信职业中最近合作CPCI运用的PMC等等,电特性都是PCI总线。
从1992年创建规范到现在,PCI总线已成为了事实上计算机的规范总线。由PCI总线构成的规范体系结构如图一所示。

PCI总线渐渐地替代了ISA总线。它有许多长处,比方即插即用(Plug and Play)、中止同享等。在这儿咱们对PCI总线做一个深化的介绍。
从数据宽度上看,PCI总线有32bit、64bit之分;从总线速度上分,有33MHz、66MHz两种。现在盛行的是32bit @ 33MHz,而64bit体系正在遍及中。改进的PCI体系,PCI-X,最高能够到达64bit @ 133MHz,这样就能够得到超越1GB/s的数据传输速率。假如没有特别阐明,以下的评论以32bit @ 33MHz为例。
一、基本概念
不同于ISA总线,PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。这样做的长处是,一方面能够节约接插件的管脚数,另一方面便于完结突发数据传输。在做数据传输时,由一个PCI设备做建议者(主控,Initiator或Master),而另一个PCI设备做方针(从设备,Target或Slave)。总线上的一切时序的产生与操控,都由Master来建议。PCI总线在同一时间只能供一对设备完结传输,这就要求有一个裁定组织(Arbiter),来决定在谁有权利拿到总线的主控权。
32bit PCI体系的管脚按功能来分有以下几类:
体系操控: CLK,PCI时钟,上升沿有用
RST ,Reset信号
传输操控: FRAME#,标志传输开端与完毕
IRDY#,Master能够传输数据的标志
DEVSEL#,当Slave发现自己被寻址时置低应对
TRDY#,Slave能够转输数据的标志
STOP#,Slave主动完毕传输数据的信号
IDSEL,在即插即用体系启动时用于选中板卡的信号
地址与数据总线: AD[31::0],地址/数据分时复用总线
C/BE#[3::0],命今/字节使能信号
PAR,奇偶校验信号
裁定号: REQ#,Master用来恳求总线运用权的信号
GNT#,Arbiter答应Master得到总线运用权的信号
错误报告: PERR#,数据奇偶校验错
SERR#,体系奇偶校验错

当PCI总线进行操作时,建议者(Master)先置REQ#,当得到裁定器(Arbiter)的答应时(GNT#),会将FRAME#置低,并在AD总线上放置Slave地址,一起C/BE#放置指令信号,阐明接下来的传输类型。一切PCI总线上设备都需对此地址译码,被选中的设备要置DEVSEL#以声明自己被选中。然后当IRDY#与TRDY#都置低时,能够传输数据。当Master数据传输完毕前,将FRAME#置高以标明只剩最终一组数据要传输,并在传完数据后铺开IRDY#以开释总线操控权。
这儿咱们能够看出,PCI总线的传输是很高效的,宣布一组地址后,抱负状态下能够接连发数据,峰值速率为132MB/s。实践上,现在盛行的33M@32bit北桥芯片一般能够做到100MB/s的接连传输。
二、即插即用的完结
所谓即插即用,是指当板卡刺进体系时,体系会主动对板卡所需资源进行分配,如基地址、中止号等,并主动寻觅相应的驱动程序。而不象旧的ISA板卡,需求进行杂乱的手动装备。
实践的完结远比说起来要杂乱。在PCI板卡中,有一组寄存器,叫”装备空间”(Configuration Space),用来寄存基地址与内存地址,以及中止等信息。
以内存地址为例。当上电时,板卡从ROM里读取固定的值放到寄存器中,对应内存的当地放置的是需求分配的内存字节数等信息。操作体系要跟据这个信息分配内存,并在分配成功后把相应的寄存器中填入内存的开始地址。这样就不用手艺设置开关来分配内存或基地址了。关于中止的分配也与此相似。

三、中止同享的完结
ISA卡的一个重要限制在于中止是独占的,而咱们知道计算机的中止号只要16个,体系又用掉了一些,这样当有多块ISA卡要用中止时就会有问题了。
PCI总线的中止同享由硬件与软件两部分组成。
硬件上,选用电平触发的办法:中止信号在体系一侧用电阻接高,而要产生中止的板卡上运用三极管的集电极将信号拉低。这样不论有几块板产生中止,中止信号都是低;而只要当一切板卡的中止都得到处理后,中止信号才会回复高电平。(请参阅图四所示电路)

软件上,选用中止链的办法:假定体系启动时,发现板卡A用了中止7,就会将中止7对应的内存区指向A卡对应的中止服务程序进口ISR_A;然后体系发现板卡B也用中止7,这时就会将中止7对应的内存区指向ISR_B,一起将ISR_B的完毕指向ISR_A。以此类推,就会构成一个中止链。而当有中止产生时,体系跳转到中止7对应的内存,也便是ISR_B。ISR_B就要查看是不是B卡的中止,假如是,要处理,并将板卡上的拉低电路铺开;假如不是,则呼叫ISR_A。这样就完结了中止的同享。

经过以上评论,咱们不难看出,PCI总线有着极大的的优势。而近年来的商场状况也证明了这一点。凌华公司推出了从高端到低端全体系PCI总线数据采集卡,充分运用了PCI总线的这些长处,必将给您的作业带来很大的便当。


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