摘要：PCI Express打破传统总线，选用点到点的互连办法，每个设备都由独立的链路衔接，独享带宽，进步传输速率。PCIE交流和桥接器供给协议转化才能为体系间的互连带来了快捷的解决方案，一起丰厚了整个运用环境。本文依据PEX8648交流芯片规划完结了多PCIE设备互连的数据处理模块，对其硬件结构及软件装备办法进行了具体介绍。
0 导言
PCI Express是第三代高性能IO总线，在总线结构上采取了根本性的革新，首要体现在两个方面：一是由并行总线转变为串行总线;二是选用点到点的互连。将原并行总线结构中桥下面挂连设备的一条总线变成一条链路，一条链路可包括一条或多条通路，每条通路由两对差分信号线组成双单工的串行传输通道，没有专用的数据、地址、操控和时钟线，总线上各种业务组成信息包来传送。点到点的互连办法使得每个设备由独立的链路衔接，独享带宽，这是进步传输速率的有用解决方案。
跟着数量不断增加的PCIe处理单元和外设芯片，PCIE交流和桥接器供给协议转化才能，为这些体系的互连带来了快捷的解决方案，一起丰厚了整个运用环境。PLX8648是PLX公司开发的PCIE交流芯片，契合PCIE2.0规范。支撑12 port，48 lane，而且端口能够灵敏装备、支撑多播、低推迟、低功耗。支撑热插拔功用，含有三个并行操控器和一个IIC串行扩展模块，合作运用IO端口操控器，能够在每个下流端口完结热插拔操控功用。本文选用PEX8648规划完结了一种可衔接多种PCIE设备的数据处理模块。
1 PCIE交流开关
交流开关是一个具有2～n端口的设备，每个端口连一条PCIE链路，在体系中用于多设备的互联。交流开关能够将业务从任一个端口路由到另一个端口，交流开关内部能够笼统为图1的逻辑结构，依据一条虚拟PCI总线，该总线与上游端口及各下流端口间均为一虚拟PCI桥，各桥都选用PCI类型01装备空间头标，装备和枚举软件在体系引导时检测并初始化头标寄存器。
PLX公司的PEX8648最多支撑48通路，12端口的PCI Express Gen 2交流芯片，可选择装备每个端口的通路数为X4，X8或X16，也支撑X1和x2的通路数，算计480GT/s的带宽。PEX8648交流开关具有灵敏的体系结构，48条通路被平均分配在3个操控端口中，称之为Station，每个station包括16条通路，这3个操控端口经过内部互连到中枢RAM中。每个station中的16条通路能够组合，装备成1到4个PCIE端口。假如上游端口在其他station中，则当时station中的端口将使能为下流端口。其端口装备表如表1所示，表中方括号内为通道号。
一切的端口序号都与下流端口内部虚拟PCI总线的PCI-PCI桥分配的PCI设备号相关联，例如端口6是一个下流端口，则内部PCI-PCI桥分给这个端口设备的Device Number便是6。PEX8648的任何一个端口都可装备成上游端口，但引荐将端口0装备成上游端口，PCI-PCI桥对上游端口不设定设备号，该端口的设备号由上游衔接的设备分配。
2 模块规划
2.1 功用框图
本文规划的数据处理模块选用PowerPC8640处理器，该处理器装备了两种灵敏的高性能IO接口。一种是×1、×2、×4、×8 PCI Expre ss接口，选用PCI-E总线完结板级高性能设备的串行点对点互连。另一种是1×、4×线串行RapidIO接口，本规划中均装备为PCIE接口。处理器对外经过PCIE交流开关互连显现处理芯片和存储操控单元，对外供给4路PCIE链路，能够衔接更多的PCIE设备，其功用结构如图2所示。
2.2 PEX8648端口分配
处理器一共衔接6种PCIE设备，将处理器第二路PCIE接口上接PEX8648交流芯片，将PEX8648的port0设置成上游端口，装备为×8的PCI Express接口，交流开关下衔接PCIE接口的显现处理器，2路对外×4的PCIE接口和2路×1的PCIE接口，5种设备衔接的端口号分别现装备如图2所示，Port0为上游端口8640 PCIE1，×8通路;Port4和Port5为×4通路;Port6和port7为×1通路，Port8衔接显现处理器，装备×8通路。
2.3 中止号映射
PEX8648支撑PCI INTx信号中止机制，它能够向体系中止操控器发送中止信号。这种机制和现存的PCI软件兼容。PEX8648只用INTA#生成内部中止音讯，由于他是一个单功用设备，但从下流端点引进的音讯能够是INTA#、INTB#、INTC#、INTD#，下流端口内部生成的INTA#中止音讯将依照下流端口的设备号在上游端口从头映射。这种从头映射表如表2所示。
依据表2，PEX8648下挂接的5路PCIE接口衔接的设备均发送INTA#中止，因而，依照它们衔接的端口号分配如下：Port4对应INTA，Port5对应INTB，Port6对应INTC，Port7对应INTD，Port8对应INTA。
处理器PowerPC8640两路PCIE接口在根复合节点形式下接纳INTx虚拟中止信号，并将INTx中止信号与中止请求信号IRQn逻辑上进行组合，其映射联系如下
由上表能够得出在体系中止分配时，Port4对应IRQ0，Port5对应IRQ1，Port6对应IRQ2，Port7对应IRQ3，Port8对应IRQ0。
3 PCIE接口软件初始化
PowerPC8640的PCIE操控器上电后需要对装备寄存器以及EP设备进行初始化。首要初始化PowerPC8640的基地址和空间巨细。处理器8640在内部界说了多个部分存取窗口，依照优先级选取一个窗口作为PCIE的装备窗口，可设置窗口的基地址和窗口巨细。然后扫描PCIE链路上的PCIE设备，这时能扫描到PowerPC8640的PCIE设备，经过看ID号可断定扫描到PowerPC8640的PCIE设备后进行PCIE链路练习，练习经过后进行PowerPC8640的PCIE设备寄存器设置，需要把PowerPC8640的PCIE设备装备为主设备，设置PowerPC8640 的PCIE设备为BUS0，点对点衔接的设备为BUS1。
装备完PowerPC8640的PCIE设备后再次扫描PCIE链路，查找链路上的PCIE交流开关PEX8648，PEX8648的总线号是BUS1，找到后再依照类型1装备交流开关头标区，装备原级总线号，次级总线号寄存器和分配给交流开关及一切下流设备的PCI空间基址和巨细进行装备，然后对交流开关连有设备的端口的原级总线号，次级总线号寄存器和PCI空间基址和巨细进行装备。
装备完PEX8648交流开关后再次扫描PCIE链路，查找链路上的PCIE端节点设备，能够获得BUS4、BUS5、BUS6、BUS7、BUS8上衔接有PCIE
设备的ID号，然后各个设备再装备各自的PCI装备空间即可完结PCIE初始化。整个流程图如图3所示。
4 总结
本文经过PCIE交流开关PEX8648完结了多PCIE设备互连的体系，并对PEX8648端口特性、互连办法及软件初始化办法进行了具体介绍。结果表明，依据PCIE交流的处理模块具有灵敏的体系拓扑结构，降低了体系硬件复杂度和软件开发过程，可为同行规划供给参阅。
