摘 要：簡要介紹了PCI總線的特點，詳細描述了AMCC公司推出的一種PCI總線接口芯片S5920的結(jié)構(gòu)及特點，重點介紹S5920的PASS－THRU工作方式的機制，并通過實踐給出基于S5920及IMP16C550A的接口技術(shù)的軟、硬件實現(xiàn)。<!--摘要CH(結(jié)束)←-->
<!--→關(guān)鍵CH(開始)--> 關(guān)鍵詞：S5920；PCI；PASS-THRU：VXD
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1 引 言
PCI局部總線由于其速度快、可靠性高、成本低、兼容性好等性能，在各種計算機總線標準中占主導地位，采用基于PCI標準的接口設(shè)計已成為各種項目開發(fā)中的優(yōu)先選擇。但是，由于PCI總線規(guī)范和接口定義較為復雜，從而使得傳統(tǒng)的、以中小型規(guī)模器件開發(fā)接口電路的方法難以實現(xiàn)。鑒于此，許多廠家推出了專用的PCI總線接口芯片，其中AMCC公司生產(chǎn)的S59XX系列芯片因其功能強大、開發(fā)方便而應用廣泛。S5920是AMCC公司新近推出的一種PCI總線接口芯片，他與S5933相比，減少了總線主控的功能，但其他性能與之相仿或有所增強，而價格降低了很多。因此，在無需進行總線主控的場合，使用S5920具有更高的性價比。由于本設(shè)計是作為云臺控制端的接口，命令是單向發(fā)送，云臺只是接收命令執(zhí)行，故S5920完全能夠勝任且降低成本。S5920的主要特點如下：
�。�1）符合PCI2．2標準的總線目標。
�。�2）帶有4個集成32 b讀寫FIFO的直通通道。
（3）外加總線可工作于主動或被動狀態(tài)。
�。�4）支持串行nvRAM（非易失性RAM）和可選 的外部BIOS。 2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)
與S5933一樣，S5920為設(shè)計者提供了與PCI總線相連的靈活易用的方式。通過S5920，復雜的PCI總線可被轉(zhuǎn)換成易于使用的8／16／32 b用戶總線即外加總線（ADD－ON－BUS）。S5920有信箱（MAIL－BOX）和直通通道（PASS－THRU）2種傳輸方式，并為這2種方式提供了完備的操作寄存器和外加總線信號。設(shè)計者可根據(jù)需要選擇合適的傳輸方式，并通過S5920內(nèi)部寄存器完成各種定義和設(shè)置。這樣的特性使得設(shè)計者在進行應用設(shè)計時無需深入掌握PCI總線規(guī)范，而只需將注意力集中在外加總線邏輯和擴展卡功能的實現(xiàn)上即可，從而大大減少了為嚴格遵循PCI接口定義和總線時序所帶來的工作量。
S5920提供3個物理接口：PCI總線接口、外加直線接口和NVRAM接口（可選），內(nèi)部有2組寄存器，一組由PCI總線訪問，另一組由外加電路訪問。通過設(shè)置相關(guān)寄存器的值可以初始化S5920，PCI總線與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸可以通過S5920內(nèi)部的信箱寄存器、FIFO寄存器或者直通寄存器。S5920的通信、控制和配置主要通過PCI配置寄存器的內(nèi)部操作寄存器備都必須提供的一組寄存器，他們之中保存了特殊的設(shè)備和產(chǎn)品信息，如廠商ID、設(shè)備ID、存儲空間需求等，其內(nèi)容在系統(tǒng)引導時被主BIOS讀入內(nèi)存。這些寄存器在S5920芯片中既可用自定義的缺省值進行初始化，也可由設(shè)計者用存儲在外部nvRAM中的內(nèi)容重新定義。
2．1 信箱通道
與S5933提供4個雙向的信箱通道不同的是，S5920只有1個雙向的信箱通道，但在多數(shù)設(shè)計中，這已經(jīng)足夠。由于S5920為信箱通道提供了非常靈活的操作方式，因而使得信箱的應用更加簡便容易。
2.2 PASS－THRU通道
PASS－THRU通道的實質(zhì)就是通過對PASS- THRU區(qū)域定義將ADD－ON上的資源S5920提供4個用戶可設(shè)置的PASS－THRU區(qū)域，在系統(tǒng)配置周期，PCIBIOS根據(jù)配置空間的設(shè)置給每個區(qū)域分配地址。每個PASS－THRU通道的地址范圍代表一個地址塊，其大小由用戶定義，最大范圍為512 MB。每一個地址塊的數(shù)據(jù)寬度可在8／16／32 b中選擇。PASSTHRU傳輸通道為PCI總線提供一種寄存的訪問端口，通過握手協(xié)議訪問ADD－ON上的資源。
為此，S5933提供PASS－THRU地址寄存器（APTA）和PASS－THRU數(shù)據(jù)寄存器（APTD）。這2個寄存器分別用來存放PCI主控設(shè)備所要訪問的PASS－THRU區(qū)域的地址和所訪問的數(shù)據(jù)。當PCI主控設(shè)備對PASS－THRU區(qū)域進行訪問時，S5920將要訪問的地址鎖存到PASS－THRU地址寄存器。如果是讀操作，則通過ADD－ON接口的狀態(tài)信號告知ADD-ON控制邏輯讀取數(shù)據(jù)，ADD－ON控制邏輯可根據(jù)PASS-THRU地址寄存器的地址訪問ADD－ON上的相應設(shè)備并將所讀取的數(shù)據(jù)傳送到PASS－THRU數(shù)據(jù)寄存器，然后S5920再將該數(shù)據(jù)送到PCI總線上，完成一次讀操作；如果是寫操作，S5920將數(shù)據(jù)鎖存到PASS－THRU數(shù)據(jù)寄存器，然后通過ADD－ON接口的狀態(tài)信號告知ADD－ON控制邏輯讀取數(shù)據(jù)，ADD－ON控制邏輯將數(shù)據(jù)從PASS－THRU數(shù)據(jù)寄存器中讀出，并根據(jù)PASS－THRU地址寄存器的地址傳送到相應的ADD－ON設(shè)備上，完成寫操作。
3 S5920與IMP16C550A接口設(shè)計
3．1 設(shè)計原理
IMP16C550A可以在不同的微機系統(tǒng)間提供數(shù)據(jù)通訊服務，他主要功能是完成并行CPU總線與串行外設(shè)間的數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換。他較之常用的INS8250除了繼承其基本功能外有了極大改進，使軟件工作量有所降低。由于單向發(fā)送控制命令，因此使用只具有目標設(shè)備功能的S5920（而不用具有主控功能的S5933）作為PCI總線和IMP10C550A之間的接口芯片。但IMP10C550A處理數(shù)據(jù)的速率相對較低，從S5920出來的數(shù)據(jù)傳輸速率和PCI總線的數(shù)據(jù)傳輸速率相同，IMP10C550A難以承受這么高的數(shù)據(jù)傳輸速率，以往經(jīng)典設(shè)計是采用在S5920和IMP10C550A之間必須加一級大容量緩沖器，以避免因IMP10C550A來不及數(shù)據(jù)接收而導致的數(shù)據(jù)丟失。
本設(shè)計地考慮如下：由于ADD－ON端的輸出頻率為33MHz（BPCLK），但ADD－ON端所有信號與ADCLK同步，故我們采用將BPCLK輸入EPM7128SLC進行4分頻，將分頻后的時鐘引至ADCLK端，而IMP10C550A的電路中我們采用11．059 2 MHz的晶振。通過這樣的方式，則S5920發(fā)送并行數(shù)據(jù)頻率低于并／串轉(zhuǎn)換的頻率，不會導致IMP10C550A來不及數(shù)據(jù)接收而導致的數(shù)據(jù)丟失�；驹韴D如圖1所示。
3．2 軟件設(shè)計
本PCI板卡采用VXD驅(qū)動（本驅(qū)動適用于Windows 98），用NuMega VtoolsD為工具開發(fā)而成。命令數(shù)據(jù)傳輸采用S5920的PASS－THRU方式，基址1與2均采用I／O空間，基址3與4未用。幾個關(guān)鍵問題及解決如下：
（1）如何獲得系統(tǒng)分配給PCI卡的首地址
利用VxD來獲得，這也是編寫過程中所采用的方法。因為一旦即插即用的設(shè)備有什么增加或刪減，VxD就獲得一個消息即PNP＿NEW＿DEVNODE，在處理函數(shù)中判斷發(fā)生了什么情況，如果是他所對應設(shè)備的注冊和裝載，VxD就會返回CM＿Register＿Device＿Driver函數(shù)，而他又會調(diào)用另一個配置管理函數(shù)CM＿Get＿ALLoc＿Log＿Conf來獲得系統(tǒng)分配給他的資源。通過返回一個CM＿CONFI的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以分為4組：內(nèi)存資源描述、I／O資源描述、IRQ資源描述和DMA資源。每組的第一段表明該類做了多少分配，后面的域為相關(guān)的參數(shù)項。值得注意的是各項資源（如控制空間基址、通用總線基址和IRQ）不固定，在不同的計算機上一般不相同，即使在同一臺計算機上當硬件環(huán)境變了后一般也會變。
（2）應用層程序如何與底層驅(qū)動程序進行通信
在Windows中，Win32應用程序主動對VxD的通信方法只有一種，就是利用設(shè)備輸入輸出控制函數(shù)DeviceIoControl（），他的定義如下：
其中：dwIoControlCode為應用程序調(diào)用VxD的命令代碼，他是應用程序和VxD通信的“語言”，通過他VxD知道應用程序要他做什么事情。
在VxD中收到W32＿DeviceIOControl控制消息，由OnW32DeviceIoControl（PIOCTLPA RAMpDIOCParams）函數(shù)來響應。他的結(jié)構(gòu)定義如下：
參數(shù)pDIOCParams：為指向IOCTLParams結(jié)構(gòu)的指針。
其中：dioc＿IOCtlCode為應用程序調(diào)用VxD的命令代碼。后面的6個參數(shù)分別與前面的參數(shù)相對應。
3．3 信號流程
流程圖如圖2所示。
4 結(jié) 語
該板卡應用于云臺控制系統(tǒng)及高溫油閥調(diào)控系統(tǒng)，已取得很好效果，但傳輸距離有限。以后若需改進，可考慮在IMP16C550A的輸出端接一片MAXIM公司的MAX490這種TTL和RS485的電平轉(zhuǎn)換芯片，這樣可以延長數(shù)據(jù)傳輸距離。PCI總線接口芯片的出現(xiàn)使得開發(fā)人員擺脫了紛繁復雜的協(xié)議本身，從而能用更多精力與時間投入設(shè)計與開發(fā)本身，進而開發(fā)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，同時可以縮短開發(fā)周期緊跟市場需求。
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66821730(技術(shù)支持)
