如何给PCI卡选用合适的总线控制器

如何给PCI卡选用合适的总线控制器

引言

现要研制一台检测设备，采用工控机结构。需要设计一个将上位机与DSP、DDS等功能单元（做成扩展卡插在扩展槽中）连接起来的模块单元（即用来传输控制命令、状态和信号数据的接口部件）。在设计计算机扩展接口之前，首先考虑的是采用哪种总线形式。PCI总线是Intel公司推出的一种高性能局部总线，它的主要特点是：①具有地址数据多路复用的高性能32位或64位的同步总线。总线引脚数目和部件数量少（对于总线目标设备只有47根信号线，对于主设备最多只有49根信号线），降低了成本及布线复杂度。②PCI局部总线在33MHz总线时钟、32位数据通路时，可达到峰值132Mbit/s的带宽；在33MHz总线时钟，64位数据通路时可达到峰值264Mbit/s的带宽；在66MHz主频时，对于32位数据通路和64位数据通路带宽的峰值，可分别达到264Mbit/s或528Mbit/s的带宽；PCI总线还有线性突发传输功能，保证了满载的高速传输。③PCI总线的设计是独立于处理器的，可以方便地符合PCI规范的微机和工作站系统中进行硬件移植，目前已成为嵌入式系统的局部总线之一。④隐蔽的总线仲裁，减小了仲裁开销。⑤极小的存取延时，采用总线多主控和异步数据转移操作。⑥PCI提供的数据和地址奇偶校验功能，保证数据完整性和准确性。⑦PCI总线与CPU和时钟频率无关，它能支持多个外设，设备间通过局部总线可以完成数据快速传递，从而很好地解决数据传输的瓶颈问题。⑧对PCI扩展卡及元件，能够自动配置，实现设备的即插即用。由于使用方便、灵活、产品寿命长，目前PCI总线产品与其它的总线标准相比具有茂大优越性和更为广阔的应用前景。我们决定采用1个PCI总线的控制器来完成这个适配卡的设计。通过这一适配卡的连接，将信号、数据通过工控机内的总线插槽传到各个功能模块中。

1 芯片选择

目前，PCI总线接口电路主要有2种选择：PCI专用芯片组（又称桥接电路）或PLD。PCI总线协议较复杂，设计PCI控制接口难度较大，对于产品不大又有时限的工程项目来说，成本较大；而通用的PCI接口芯片功能全而强大（例如FIFO速度快、容量大，可支持DMA方式等），它实现PCI规范所要求的所有硬件接口信号和配置空间寄存器，能够减少开发时间和成本，并获得较好的数据传输性能。所以决定采用已有的桥接电路。PCI总线桥接器又分主控设备（master）和目标设备（target）两大类。主控设备可以控制总线驱动地址、数据和控制信号；目标设备不能启动总线操作，只能依赖于主控设备从其中读取或向其传送数据。以下针对当前的一些较新推出的产品作一些介绍和比较。

1.1 目标设备

这是一款采用SMARTarget技术的32位、33MHz的PCI目标接口芯片。是目前PLX公司推出的最高级通用PCI目标设备。它完全符合PCI2.2规范，并且是业界提供的第1个支持CompactPCI、热交换规范PICMG2.1的产品。

①特色。32位、33MHz目标接口支持上至132MB/s的突发传送；局部总线操作速度最高达60MHz，支持突发传送达240MB/s；PCI目标读预取、延迟写模式。PCI突发传输长度可编程；支持5个局部地址空间到PCI总线地址空间映射（空间0、1、2、3、4以及1个扩展的ROM）；传输等待周期、总线宽度可编程；提供4个片选信号（没有译码逻辑，局部器件减少）、9个可编程通用I/O；可编程对局部总线读写门信号；全面支持PCI2.2规范中的关键产品数据（vital product data），包含一些新的功能结构，为用户或系统定久的参数或配置数据提供了一个灵活的存取方式；包含2个可编程FIFO（PCI目标读FIFO深度为16个长字、PCI目标写FIFO深度为32个长字）。PCI9030还提供了1个PCI时钟的缓冲输出，可用来作为局部总线的输入时钟；封装为176脚PQFP以及180脚uBGA。

②兼容性。PCI9030的引脚与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义和若干新的寄存器定义；但与9054以及9080的寄存器不兼容。PCI9030可广泛应用于网络、通信、图像及海量存储设计中。它易于将已有的其它总线设计转换到PCI总线的设计，缩短了设计周期，且其丰富的外部接口大节省了制板空间。

（2）AMCCS5920

AMCCS5920（简称S5920）是AMCC公司新近推出的一种PCI总线目标接口芯片，从其功能来看，可被视作是S5933的子集。与后者相比，S5920减少了总线主控的功能，其它性能相仿，甚至有所增强；而价格却降低了很多，因此，在很多无需进行总线主控的场合，采用S5920完成设计能取得更高的性能价格比。其主要性能如下：符合PCI2.2标准；最高传输速率132MB/s；可编程的预取长度和等待周期；4个32位读写FIFO的直通通道；外加总线可工作于主动或被动状态；支持即插即用；支持串行NVRAM和可选的外部BIOS配置；160脚PQFP封装。

S5920提供了3个物理总线接口：PCI总线接口、外加总线接口和外部非易失性存储器接口。PCI总线接口与主机板的PCI总线扩展槽连接，外加总线接口与外部功能设备连接，非易失性存储器接口与配置存储器连接；符合I2C串行总线标准，配置存

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