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基于CH365芯片的PCI总线接口卡的设计与实现

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:461

        

    

     1 引 言     isa(industry standard architecture,工业标准结构)总线是上世纪八十年代中期出现的工业现场控制总线。     isa总线数据传输速率较低,又不能动态地分配系统资源,且对cpu占用率高,相应的插卡数量有限,并且如果几个设备同时调用共享的系统资源,很容易出现冲突现象。所以isa总线被pci总线为代表的新一代计算机总线替代成为必然。与isa总线相比,32位的pci总线速度更快(数据传输率为133 mb/s)、实时性更好、可控性更佳,更易于实现高速实时的i/o口控制卡、通信接口卡、数据采集卡等。但pci总线也因其32位地址与数据复用、控制总线及时序较复杂等原因导致以fpga实现比较困难。本文所述通过ch365芯片可以快速实现pci接口电路的设计,支持isa总线接口向pci总线接口的升级,并且由ch365芯片的本地硬件地址功能可以实现原系统软件无需修改就可使用,大大降低了板卡升级的时间周期和开发难度,具有较高的实用价值和推广价值。     2 pci总线的特点     pci是先进的高性能局部总线,可同时支持多组外围设备。其特点是:总线操作与处理器一存储器子系统操作并行;线性突发传输;极小的存取延误;不受处理器限制;基于pci卡设备信息,全自动配置与资源分配,实现即插即用。     pci的地址空间有3类:存储器、i/o和配置地址空间。存储器空间和i/o空间同以前的isa总线规范相同,而配置空间是pci所特有的。配置空间使系统处理器能够枚举pci总线上的各种设备,并根据设备要求自动配置存储器和i/o的地址空间。操作系统在自检的过程中检测所有pci设备,读取设备的配置信息,并给每一设备分配系统资源,如中断、i/o空间、存储器空间等。在pci系统结构中,为每个pci都提供了256个字节(至少是前64个字节)的配置空间,这256个字节的配置空间中前64个字节称为头区域,是每一个pci设备都应该实现的,他的主要功能是识别pci接口设备,以及pc访问板卡的方式等。其余的192个字节根据不同的pci设备有所不同。     3 pci接口芯片的选择     pci接口电路至少实现如下功能:      (1) 高速的地址产生单元;     (2) 地址译码及命令译码单元;     (3) 标准配置寄存器(64个字节)、pci总线逻辑接口单元、用户设备逻辑接口、数据缓冲区等。     所以若用fpga芯片直接设计pci接口则难度大且开发周期长,而专用的pci接口芯片可以实现完整的pci主控模块和目标模块接口功能,将复杂的pci总线接口转换为相对简单的接口。     目前常用的pci专用接口芯片有plx公司pci90xx系列,amcc公司s59xx系列,南京沁恒公司的ch365通用pci接口芯片。其中南京沁恒公司的ch365是国内自主开发的pci总线接口芯片,ch365将32位高速pci总线转换为简便易用的类似于isa总线的8位主动并行接口,并提供独有的本地硬件地址请求功能,适合制作低成本的基于pci总线的计算机板卡,以及将原先基于isa总线的板卡升级到pci总线上。另外ch365价格便宜、使用方法简单,非常适合用于短周期、低成本pci接口卡的制作。     ch365是一个连接pci总线的通用接口芯片,可将32位高速pci总线转换为主动8位并行接口并提供16位地址,可以进行i/o及存储器的读和写,可以设定pci板卡的设备标识。     ch365非突发存取的实测速度可达7 mb/s,写脉冲的宽度从30~240 ns可选;自动分配i/o基址,i/o空间占用256个,其中偏移00~efh共240 b的标准的本地i/o端口,而f0~ff为ch365内部使用的寄存器,对i/o端口操作只须i/o基址加上偏移量;通过该接口直接升级isa的i/o板卡到pci总线,完全不需要修改原isa卡的相关软件;直接映射支持容量为32 kb的存储器sram或者扩展rom(bootrom),偏移地址0000~7fffh;提供两线串行主机接口,可以挂接类似24c0x的两线串口e2prom器件;支持windows 98/me/2000/xp,通过dll提供应用层api。     ch365的地址引脚a15~a0用于提供相对于基址的偏移地址,引脚d7~d0为双向数据引脚,与设备相连。iop_rd用于提供i/o读选通信号,iop_wr用于提供i/o写选通信号,mem_rd用于提供存储器读选通信号,mem_wr用于提供存储器写选通信号,上述引脚均为低电平有效。与pci总线相连的引脚直接与pci总线对应。     4 pci接口卡的设计和实现     4.1 原isa接口卡简介     原isa总线接口卡是一个多路数据采集板,接口卡所采集数据由板上单片机与isa总线通过双

        

    

     1 引 言     isa(industry standard architecture,工业标准结构)总线是上世纪八十年代中期出现的工业现场控制总线。     isa总线数据传输速率较低,又不能动态地分配系统资源,且对cpu占用率高,相应的插卡数量有限,并且如果几个设备同时调用共享的系统资源,很容易出现冲突现象。所以isa总线被pci总线为代表的新一代计算机总线替代成为必然。与isa总线相比,32位的pci总线速度更快(数据传输率为133 mb/s)、实时性更好、可控性更佳,更易于实现高速实时的i/o口控制卡、通信接口卡、数据采集卡等。但pci总线也因其32位地址与数据复用、控制总线及时序较复杂等原因导致以fpga实现比较困难。本文所述通过ch365芯片可以快速实现pci接口电路的设计,支持isa总线接口向pci总线接口的升级,并且由ch365芯片的本地硬件地址功能可以实现原系统软件无需修改就可使用,大大降低了板卡升级的时间周期和开发难度,具有较高的实用价值和推广价值。     2 pci总线的特点     pci是先进的高性能局部总线,可同时支持多组外围设备。其特点是:总线操作与处理器一存储器子系统操作并行;线性突发传输;极小的存取延误;不受处理器限制;基于pci卡设备信息,全自动配置与资源分配,实现即插即用。     pci的地址空间有3类:存储器、i/o和配置地址空间。存储器空间和i/o空间同以前的isa总线规范相同,而配置空间是pci所特有的。配置空间使系统处理器能够枚举pci总线上的各种设备,并根据设备要求自动配置存储器和i/o的地址空间。操作系统在自检的过程中检测所有pci设备,读取设备的配置信息,并给每一设备分配系统资源,如中断、i/o空间、存储器空间等。在pci系统结构中,为每个pci都提供了256个字节(至少是前64个字节)的配置空间,这256个字节的配置空间中前64个字节称为头区域,是每一个pci设备都应该实现的,他的主要功能是识别pci接口设备,以及pc访问板卡的方式等。其余的192个字节根据不同的pci设备有所不同。     3 pci接口芯片的选择     pci接口电路至少实现如下功能:      (1) 高速的地址产生单元;     (2) 地址译码及命令译码单元;     (3) 标准配置寄存器(64个字节)、pci总线逻辑接口单元、用户设备逻辑接口、数据缓冲区等。     所以若用fpga芯片直接设计pci接口则难度大且开发周期长,而专用的pci接口芯片可以实现完整的pci主控模块和目标模块接口功能,将复杂的pci总线接口转换为相对简单的接口。     目前常用的pci专用接口芯片有plx公司pci90xx系列,amcc公司s59xx系列,南京沁恒公司的ch365通用pci接口芯片。其中南京沁恒公司的ch365是国内自主开发的pci总线接口芯片,ch365将32位高速pci总线转换为简便易用的类似于isa总线的8位主动并行接口,并提供独有的本地硬件地址请求功能,适合制作低成本的基于pci总线的计算机板卡,以及将原先基于isa总线的板卡升级到pci总线上。另外ch365价格便宜、使用方法简单,非常适合用于短周期、低成本pci接口卡的制作。     ch365是一个连接pci总线的通用接口芯片,可将32位高速pci总线转换为主动8位并行接口并提供16位地址,可以进行i/o及存储器的读和写,可以设定pci板卡的设备标识。     ch365非突发存取的实测速度可达7 mb/s,写脉冲的宽度从30~240 ns可选;自动分配i/o基址,i/o空间占用256个,其中偏移00~efh共240 b的标准的本地i/o端口,而f0~ff为ch365内部使用的寄存器,对i/o端口操作只须i/o基址加上偏移量;通过该接口直接升级isa的i/o板卡到pci总线,完全不需要修改原isa卡的相关软件;直接映射支持容量为32 kb的存储器sram或者扩展rom(bootrom),偏移地址0000~7fffh;提供两线串行主机接口,可以挂接类似24c0x的两线串口e2prom器件;支持windows 98/me/2000/xp,通过dll提供应用层api。     ch365的地址引脚a15~a0用于提供相对于基址的偏移地址,引脚d7~d0为双向数据引脚,与设备相连。iop_rd用于提供i/o读选通信号,iop_wr用于提供i/o写选通信号,mem_rd用于提供存储器读选通信号,mem_wr用于提供存储器写选通信号,上述引脚均为低电平有效。与pci总线相连的引脚直接与pci总线对应。     4 pci接口卡的设计和实现     4.1 原isa接口卡简介     原isa总线接口卡是一个多路数据采集板,接口卡所采集数据由板上单片机与isa总线通过双

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