ISA总线板卡和PCI总线板卡的区别.docx

ISA 总线板卡和PCI 总线板卡的区分
pci〔peripheral component interconnect〕总线,即外围部件互连总线,是一种先进的高性能32／64位地址数据复用局部总线。pci 总线与处理器和时钟频率无关,可以供给高达132mb／s 的数据传送速率;它具有严格的标准,只要符合 pci 标准的扩展卡插入任何 pci 系统就能牢靠地工作。但由于 pci 总线协议的简洁性,其接口的实现比 vesa、isa 和mca 等总线要困难得多。

目前,开发 pci 接口设备有两种方法：一种方法是承受可编程规律芯片,它的最大好处是比较灵敏,用户可以依据自己的需要开发出适合于特定功能的芯片,而不必实现 pci 的全部功能。现在有很多生产可编程规律器件的厂商,如 xilinx 的 logicore 和altera 的 ampp 都供给经过严格测试的pci 接口功能模块,用户只要进展组合设计即可。另一种常用的方法是使用专用接口器件,通过专用芯片可以实现完整的 pci 主控模块和目标模块的功能,将简洁的 pci 总线接口转换为相对简洁的用户接口,用户只要设计转换后的总线接口即可。

专用接口芯片具有较低的本钱和通用性,能够有效降低接口设计的难度,缩短开发时间。现有的 pci 接口芯片主要有 amcc 公司的amccs59xx 系列和 plx 公司的 pci90xx 系列。在 plx 系列产品中,pci9052是一款常用的pci 总线目标接口芯片,该芯片最大的特色是带有一个isa 接口,通过它可以实现isa 总线到pci 总线的无缝连接,这为目前仍存在的 isa 插件移植到pci 供给了极大的便利。

利用 pci9052的 isa 模式进展pci 的开发可以简化设备开发过程,但难度还是较大。设计者不仅要理解把握手册中的要点,还要学习硬件设计和软件设计的方法和过程。为了让大家能够系统地了解利用 pci9052的 isa 模式进展 pci 板卡开发的过程和方法,本文从硬件设计、配置存放器的编写、板卡调试和驱动程序的编写等方面介绍了 pci9052的开发过程。2 pci9052的 isa 接口模式

2.1 根本特点

pci9052是 plx 公司继 pci9050之后推出的低本钱 pci 总线接口芯片,它符合 pci2．1标准,可作为 pci 总线目标设备实现根本的传送要求;它有5个局部地址空间和4个局部设备片选信号,局部总线与 pci 总线时钟相互独立运行。通过配置 eeprom 的内容可以将 pci9052设定为 isa 接口模式,通过8位或16位内存或 i／o 映射可直接使 pci 总线与 isa 总线相连,从而将 isa 总线快速地转换到pci 总线上。

在我们的数控测井系统中,原来的通信把握模块是基于 isa 总线的插件,端口地址为0x100～0x10f,总线宽度是16位,可以实现输入输出,有中断功能。现在,我们利用 pci9052芯片的isa 模式对原来的板卡进展升级改造, 使原来的板卡在做少量改动的状况下可以插在 pci 总线插槽中正常工作。

2.2 引脚介绍及连接

在不同的模式下,pci9052的局部引脚有不同的定义和功能。工作在isa 模式下,其主要引脚如图1所示。

pci9052硬件连接正确与否直接关系到芯片能否正常工作,某些引脚处理不当往往会引起芯片工作不正常或 死机。在图1中,9052左上方的信号和 pci 信号相连,左下方信号和串行eeprom 相连,右边的信号和局部总线信号相连,也就是和 isa 总线信号相连。

pci 端主要信号完全符合pci 标准要求,直接和 pci 总线上对应的引脚相连即可。 isa 端连接如下：

在我们的板卡中由于只涉及到 i／o,且为16位宽的数据,因此,memwr＃、memrd＃、sbhe＃和 bale 信号可以不用。

lad〔15：0〕是16位的数据总线。la〔23：2〕和isaa〔1：0〕共同组成isa 的地址总线,对于8位的数据总线,isaa〔1：0〕相当于la〔1：0〕,它们一起进展地址译码。而对于16位的数据线,每次读写两个字节,这时 isaa〔0〕不用,isaa〔1〕和 la〔23：2〕一起进展地址译码。需要留意的是,并不是全部的地址线都要进展地址译码,这里要依据板卡上实际 i／o 口空间的大小选择译码地址线的数目。对于我们的板卡,la〔3：2〕和 isaa〔1〕地址译码是必需的〔isaa〔1〕为低位〕,固然,全部的地址线都参与地址译码也是可以的。

iowr＃和iowd＃是局部端口读写信号。lclk 是isa 端时钟信号,按芯片要求外接8mhz 的时钟。lreset＃是9052
芯片上电时 pci 端复位后所发出的对isa 端进展复位的信号。在isa 模式下,该信号输出高有效。

linti1和 linti2是局部总线中断输入信号,这里,我们只用到 linti1信号,由于9052内部没有对这两个信号进展上拉或下拉处理,因此,在外部将 linti2上拉或下拉到一个确定的状态。

nows＃是无等待标志信号,此引脚上拉或接地可以削减等待的时钟数。lrdy＃是局部预备就绪信号,假设局部 芯片没有供给当信号,一般对它进展下拉或接地处理。chrdy 是局部通道预备好信号,一般要进展上拉处理。lhold 是局部总线恳求信号,应当进展下拉或接地处理。mode 是模式选择信号,由于我们使用的是 isa 非复用

模式,因此该引脚接地。

在设计电路板时,要严格遵循 pci 标准。电源和地线要尽可能宽且电源滤波要良好,在芯片的每个电源引脚最好接0．1μf 的滤波电容。由于 pci 时钟信号的一半要靠反射波来提升,因此,时钟信号 clk 走线长度近似为 2500mil。prstn1和 prstn2两者必需有一个接地,主板就是靠这两个信号来推断这个插槽上是否有卡的。用作上拉或下拉的电阻一般取值2．2 k 欧姆即可。一般来说,pci 板卡推举做4层板,其实只要布线合理做两层板也是可以的。

串行 eeprom 端信号有以下几种：时钟信号〔eeck〕、读数据信号〔eedo〕、写数据信号〔eedi〕和片选信号〔eesc〕,分别和 eeprom 相应管脚相连即可。

2.3 串行 eeprom 的配置

与 isa 总线相比,pci 总线支持三个物理空间：存储器地址空间、i／o 地址空间和配置空间。配置空间是pci 所特有的一个空间,全部的 pci 设备必需供给配置空间。串行 eeprom 存储了 pci9052重要的配置信息,如设备号 did、制造商号vid、子设备号sdid、子制造商号svid、中断号、设备类型号、局部空间基地址、局部空间描述符、片选响应以及局部响应把握cntrl 等信号。eeprom 的内容格外重要,它直接关系到整个板卡能否正常工作,在设计时要格外留意。

系统加电时,通过 pci 的 rst 复位以后,pci9052首先检测 eeprom 是否存在。假设检测到 eeprom 首字不是ffffh,pci9052将依次读取 eeprom 的内容来初始化内部存放器。pcibios 依据配置存放器的内容进展系统资源安排,这样,整个 pci 设备的资源才不会发生冲突,从而实现了 pci 总线的即插即用的特性。

pci9052的内部存放器为总线接口的设计与实现供给了最大的灵敏性,这些存放器可以分为两类：pci 配置存放器和局部配置存放器。pci 配置存放器有6个基地址存放器,这些基地址是在系统中的物理地址。其中,基地址0和基地址1分别是以内存方式和 i／o 方式访问局部配置存放器的基地址,基地址2和基地址3分别映射到局部基地址0和局部基地址1。局部总线配置存放器用于设定局部总线的工作方式,如基地址和地址范围等。实际上,9052在 pci 和 isa 总线之间起到一个翻译作用,要访问 isa 端地址只需对 pci 端基地址进展操作就可以了。对于我们的设计,eeprom 的值及装入挨次如表1所示。

表1中,did 和 vid 是 plx 公司的标志,一般不能更改。操作系统就是通过 did、vid、sdid、svid 及设备类型码来识别不同厂家的设备的。

在 isa 模式下,局部空间1必需映射为i／o 空间,局部空间0必需映射为内存空间。另外要留意：在 isa 模式下虽然不存在片选信号,但我们必需设置它,使它的值和局部空间1的基地址和范围相匹配,否则,局部地址空间无法响应 pci 的把握指令。同样,假设用到局部地址空间0,也要设置它的值。

对于 pci9052芯片,它的配置存放器的内容是在芯片复位时通过串行 eeprom 加载的。在 isa 模式下,串行eeprom 确定不能省略,我们一般使用松下公司的 nm93cs46或与之兼容的存储器。配置存放器的内容编写完以后,可以用编程器写入 eeprom 中。另外,也可以通过主机在线烧写,但由于各种缘由,成功率很低。3 板卡调试

板卡做好以后,就可以插入主机板的 pci 插槽中进展调试。在调试的过程中,为了跟踪信号的变化通常要用到数字示波器,另外,还需要一个软件调试工具。plx 公司供给了一个905x 的专用调试软件 plxmon,我们可以从它的网站免费下载。plxmon 包括以下功能：pci 总线的探测与选择;配置存放器的检查和修改;内存空间的显示、修改和填充;eeprom 内容的读写等。利用这个工具,我们可以很清楚地看到 eeprom 的内容以及 pci 配置存放器和局部端配置存放器的内容,另外,用户还可以进展内存和 i／o 端口的读写。

此外,我们也可以用 windriver 或 softice 软件进展板卡调试,但总的来说,使用起来都不如 plxmon 便利。有了开发工具,设计者就可以依据板卡的具体要求进展调试了。

4 驱动程序的编写

板卡调试成功以后就可以编写驱动程序了。目前,编写驱动程序最常用的工具是 vtoolsd 和 windriver,它们都是特地的驱动开发工具。尤其是 windriver,开发人员不需要把握 windows 驱动编程的学问,利用它的向导工具,能很快地开发出高质量的驱动程序。

在 windows9x 环境下,操作系统统一治理硬件资源,出于安全性考虑,ring3层应用程序不能直接访问硬件〔i
／o 端口访问除外〕,因此,必需编写运行在 ring0层的虚拟设备驱动程序〔vxd〕来响应系统底层的中断。假设板卡只有 i／o 操作,而没有用到中断和内存操作,可以不用编写驱动程序,直接在应用程序里实现输入输出就可以了。编程的方法是先找到板卡,再找到卡中与我们用到的局部空间相对应的 pci 基地址,然后就可以依据要求对这个基地址进展操作了。假设在 windows98以上版本的操作系统下,就要编写 wdm 设备驱动程序了。
5 完毕语
由于 pci 总线数据吞吐量大,传输速率高,在微机接口设计中,基于 pci 总线的设计成为主流。pci9052是一款
优秀的pci 接口芯片,设计者用它可避开直接面对简洁的pci 总线协议,降低了设计难度,从而使用户可以集中精力解决具体的应用问题,缩短了开发周期。实践证明,pci9052为开发作为总线接口目标设备的产品,特别是
对基于 isa 总线的接口板向 pci 的转换供给了极大的便利。