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如何給PCI卡選用合適的總線控制器
引言
現(xiàn)要研制一臺檢測設備，采用工控機結構。需要設計一個將上位機與DSP、DDS等功能單元（做成擴展卡插在擴展槽中）連接起來的模塊單元（即用來傳輸控制命令、狀態(tài)和信號數(shù)據(jù)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形式。PCI總線是Intel公司推出的一種高性能局部總線，它的主要特點是：①具有地址數(shù)據(jù)多路復用的高性能32位或64位的同步總線�？偩�引腳數(shù)目和部件數(shù)量少（對于總線目標設備只有47根信號線，對于主設備最多只有49根信號線），降低了成本及布線復雜度。②PCI局部總線在33MHz總線時鐘、
32位數(shù)據(jù)通路時，可達到峰值132Mbit/s的帶寬；在33MHz總線時鐘，64位數(shù)據(jù)通路時可達到峰值264Mbit/s的帶寬；在66MHz主頻時，對于32位數(shù)據(jù)通路和64位數(shù)據(jù)通路帶寬的峰值，可分別達到264Mbit/s或528Mbit/s的帶寬；PCI總線還有線性突發(fā)傳輸功能，保證了滿載的高速傳輸。③PCI總線的設計是獨立于處理器的，可以方便地符合PCI規(guī)范的微機和工作站系統(tǒng)中進行硬件移植，目前已成為嵌入式系統(tǒng)的局部總線之一。④隱蔽的總線仲裁，減小了仲裁開銷。⑤極小的存取延時，采用總線多主控和異步數(shù)據(jù)轉移操作。⑥PCI提供的數(shù)據(jù)和地址奇偶校驗功能，保證數(shù)據(jù)完整性和準確性。⑦PCI總線與CPU和時鐘頻率無關，它能支持多個外設，設備間通過局部總線可以完成數(shù)據(jù)快速傳遞，從而很好地解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題。⑧對PCI擴展卡及元件，能夠自動配置，實現(xiàn)設備的即插即用。由于使用方便、靈活、產(chǎn)品壽命長，目前PCI總線產(chǎn)品與其它的總線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PCI總線的控制器來完成這個適配卡的設計。通過這一適配卡的連接，將信號、數(shù)據(jù)通過工控機內(nèi)的總線插槽傳到各個功能模塊中。
1 芯片選擇
目前，PCI總線接口電路主要有2種選擇：PCI專用芯片組（又稱橋接電路）或PLD。PCI總線協(xié)議較復雜，設計PCI控制接口難度較大，對于產(chǎn)品不大又有時限的工程項目來說，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），它實現(xiàn)PCI規(guī)范所要求的所有硬件接口信號和配置空間寄存器，能夠減少開發(fā)時間和成本，并獲得較好的數(shù)據(jù)傳輸性能。所以決定采用已有的橋接電路。PCI總線橋接器又分主控設備（master）和目標設備（target）兩大類。主控設備可以控制總線驅(qū)動地址、數(shù)據(jù)和控制信號；目標設備不能啟動總線操作，只能依賴于主控設備從其中讀取或向其傳送數(shù)據(jù)。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(guī)范，并且是業(yè)界提供的第1個支持CompactPCI、熱交換規(guī)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、延遲寫模式。PCI突發(fā)傳輸長度可編程；支持5個局部地址空間到PCI總線地址空間映射（空間0、1、2、3、4以及1個擴展的ROM）；傳輸?shù)却芷�、總線寬度可編程；提供4個片選信號（沒有譯碼邏輯，局部器件減少）、9個可編程通用I/O；可編程對局部總線讀寫門信號；全面支持PCI2.2規(guī)范中的關鍵產(chǎn)品數(shù)據(jù)（vital product data），包含一些新的功能結構，為用戶或系統(tǒng)定久的參數(shù)或配置數(shù)據(jù)提供了一個靈活的存取方式；包含2個可編程FIFO（PCI目標讀FIFO深度為16個長字、PCI目標寫FIFO深度為32個長字）。PCI9030還提供了1個PCI時鐘的緩沖輸出，可用來作為局部總線的輸入時鐘；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、通信、圖像及海量存儲設計中。它易于將已有的其它總線設計轉換到PCI總線的設計，縮短了設計周期，且其豐富的外部接口大節(jié)省了制板空間。
（2）AMCCS5920
AMCCS5920（簡稱S5920）是AMCC公司新近推出的一種PCI總線目標接口芯片，從其功能來看，可被視作是S5933的子集。與后者相比，S5920減少了總線主控的功能，其它性能相仿，甚至有所增強；而價格卻降低了很多，因此，在很多無需進行總線主控的場合，采用S5920完成設計能取得更高的性能價格比。其主要性能如下：符合PCI2.2標準；最高傳輸速率132MB/s；可編程的預取長度和等待周期；4個32位讀寫FIFO的直通通道；外加總線可工作于主動或被動狀態(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個物理總線接口：PCI總線接口、外加總線接口和外部非易失性存儲器接口。PCI總線接口與主機板的PCI總線擴展槽連接，外加總線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串行總線標準，配置存
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