AMCCS5933 在PCI板卡設計中的應用

PCI總線是計算機主機中最常見的總線。它是一種高性能的32/64位地址數(shù)據(jù)復用總線，支持猝發(fā)傳輸，傳輸峰值速率可達528MB/s，而且還支持自動配置。由于PCI總線協(xié)議的復雜性，其接口電路實現(xiàn)起來并不容易。但采用通用PCI接口芯片卻能達到事半功倍的效果。PCI通用接口芯片對于PCI協(xié)議的良好支持及其提供給板卡設計者的良好接口都大大減小了PCI板卡設計者的工作量。現(xiàn)有的PCI接口芯片主要有AMCC公司的 AMCCS59XX系列和PLXTECH公司的PLX系列。本文將對AMCC公司的AMCCS5933芯片的原理及其在PCI板卡設計中的應用進行介紹。

1 工作原理

　　AMCCS5933的原理框圖如圖1所示。由圖1可知AMCCS5933起到的是一個橋路的作用，即它是PCI總線與本地總線之間的一個橋路。

AMCCS5933既可以作PCI從設備，又可以作PCI主控設備。PCI配置空間可以通過一EEPROM來配置。AMCCS5933為設計者提供了三種數(shù)據(jù)傳輸方式：PASS THRU方式、FIFO方式和MAILBOX方式。通過驅動程序對總線控制寄存器設置來控制總線操作和數(shù)據(jù)的傳輸?？偩€控制寄存器有兩組：PCI總線控制寄存器和本地總線控制寄存器，分別用來控制PCI總線和本地總線的操作。

2 AMCCS5933 引腳

　　AMCCS5933引腳圖如圖2所示。

3 AMCCS5933在PCI板卡設計中的應用

3.1 配置空間

　　每一個PCI設備都要有相應的配置空間，AMCCS5933通過EEPROM來設置配置空間，AMCC公司提供一個NVBUILDER的軟件，可以通過AMCCS5933對EEPROM進行讀寫。EEPROM可以為串行，也可以為8位并行。設計者只需使用NVBUILD就可以完成PCI配置空間的設置。

3.2 總線控制寄存器的訪問

　　PCI總線控制寄存器只有主機才能訪問，主機通過PCI總線進行I/O讀寫操作來訪問這些寄存器。

本地總線控制寄存器只有本地邏輯才能訪問，與其有關的引腳有ADR[6..2]、BE[3..0]#、SELECT#、WR#、RD#和數(shù)據(jù)地址總線DQ[31..0]。

　　讀時序如圖3所示，寫時序將圖中RD#替換為WR#即可。

ADR[6..2]提供被訪問寄存器的地址，BE[3..0]#制定訪問是雙字中的哪些字節(jié)，WR#為寫使能，RD#為讀使能，SELECT#為操作使能，都為低電平有效。

3.3 MAILBOX方式的使用

　　AMCCS5933內(nèi)部有8個MAILBOX：4個輸出MAILBOX，四個輸入MAILBOX。PCI方的輸入MAILBOX對應于本地的輸出MAILBOX，輸出MAILBOX則對應于輸入MAILBOX。

　　MAILBOX主要用于主機方與本地邏輯之間的通信，例如傳輸一些自定義的控制字、狀態(tài)信息等。

　　主機對MAILBOX的訪問通過I/O讀寫來完成，本地邏輯對MAILBOX的訪問則通過訪問本地控制寄存器的方式來完成。

MIALBOX的空滿狀態(tài)由控制寄存器MBEF(PCI)和AMBEF(本地)來表征。

3.4 FIFO方式下的數(shù)據(jù)傳輸

3.4.1基本數(shù)據(jù)傳輸

　　AMCCS5933內(nèi)部有兩個單向FIFO：輸出FIFO和輸入FIFO，主機和本地邏輯可以以訪問控制寄存器的方式來訪問FIFO，也可以通過WRFIFO#、RDFIFO#、WFULL、RDEMPTY、BPCLK這幾個引腳來直接讀寫FIFO。在設計當中一般采用后一種方法。直接讀寫FIFO有兩種工作方式：同步方式和異步方式。在同步方式下，WRFIFO#、RDFIFO#為FIFO讀寫使能信號，在BPCLK的上跳沿寫入和讀出數(shù)據(jù)，輸出引腳BPCLK輸出33MHz信號。在異步方式下，WRFIFO#、RDFIFO#為FIFO讀寫信號。WRFULL為輸出FIFO滿信號，RDEMPTY為輸入FIFO空信號。

3.4.2 DMA的實現(xiàn)

　　在FIFO方式下可以實現(xiàn)DMA傳輸。

　　DMA傳輸?shù)膶崿F(xiàn)步驟：

　　(1)通過NVBUILD軟件設置DMA傳輸?shù)目刂品綖橹鳈C或本地邏輯，以下假設為主機控制。

　　(2)設置有關的PCI總線控制寄存器。

???? MWAR? DMA寫地址寄存器?? 填入接收數(shù)據(jù)存放的起始地址

???? MWTC? DMA寫計數(shù)器?????? 填入接收數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)

???? MRAR? DMA 讀地址寄存器? 填入發(fā)送數(shù)據(jù)起始地址

???? MRTC? DMA? 讀計數(shù)器???? 填入發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)

　　(3) 啟動DMA傳輸

通過設置MCSR寄存器啟動DMA傳輸。

　　由本地邏輯控制的DMA傳輸步驟，只需將控制方式改為本地邏輯控制，然后由本地邏輯來設置相應的寄存器。

3.5 PASS THRU方式下的數(shù)據(jù)傳輸

　　配置空間中的基址寄存器為PCI系統(tǒng)資源分配(內(nèi)存和I/O空間的分配)提供了一種機制，PCI設備在基址寄存器中填入所需資源的類型和大小，基址寄存器的0位為1表示為內(nèi)存空間，為0則表示為I/O空間，1、2位則指定內(nèi)存或I/O空間是分配在1M地址以下，還是分配在任意地址空間，3位表示能否預取，4～31位表示所需分配的內(nèi)存或I/O空間的大小。PCI BIOS啟動后讀取各個PCI設備配置空間中的基址寄存器，獲取每個PCI設備分配所需的資源類型和大小等信息，并且為這些PCI設備分配好所設定的資源，然后再將分配的內(nèi)存空間或地址空間的基地址回寫到PCI設備的各個基址寄存器中。

　　配置空間中有6個基址寄存器，與PASS THRU方式有關的是基址寄存器1～4，基址寄存器0被指定為AMCCS5933分配I/O資源，基址寄存器6保留不用。

　　PASS THRU 方式下的數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠嘘P引腳：PTATN#、PTRDY#、PTNUM[1：0]、PTBE[3：0]#、BE[3..0]#、PTADR#、　　PTWR、PTBURST#、DQ[31..0]

　　PTNUM[1：0]表示由哪個基址寄存器所分配的內(nèi)存空間或I/O空間。

　　PASS THRU方式下的數(shù)據(jù)傳輸主要由AMCCS5933芯片與本地邏輯電路通過上述引腳信號的交互、握手來完成，時序如圖4所示。

PASS THRU的握手時序可以通過可編程邏輯以同步狀態(tài)機的方式實現(xiàn)，用ALTERA的AHDL硬件編程語言可以很容易地實現(xiàn)它。

3.6 中斷的設置與產(chǎn)生

　　AMCCS5933有兩個中斷引腳：INTA#和IRQ#。INTA#為PCI總線信號用于產(chǎn)生系統(tǒng)PCI中斷，IRQ#是本地總線信號用于產(chǎn)生本地邏輯的中斷。??

　　MAILBOX的空滿變化、DMA讀寫傳送的完成都可以產(chǎn)生中斷，中斷的使用方法如下：

　　A PCI設備中斷INTA#

　　(1)在配置空間中斷引腳寄存器填入中斷引腳，單功能設備選INTA#。

　　(2)從配置空間矢量寄存器中獲取中斷矢量。

　　(3)在PCI總線控制寄存器中，設置產(chǎn)生的條件，如MAILBOX變滿產(chǎn)生中斷、DMA寫完成產(chǎn)生中斷等。

　　(4)在中斷處理程序中，讀取PCI總線控制寄存器INTCSR和MBEF當前值，確定中斷源并做相應中斷處理。

　　(5)清中斷及退出中斷處理程序，清中斷通過往INTCSR相應的中斷標志位寫“1”來完成。B 本地設備中斷 IRQ#

　　(1)在本地總線控制寄存器AINT中，設置產(chǎn)生的條件，如MAILBOX變滿產(chǎn)生中斷 、DMA寫完成產(chǎn)生中斷等。

　　(2)在本地中斷處理程序中，讀取本地總線控制寄存器AINT和AMBEF當前值，確定中斷源并做相應中斷處理。

　　(3)清中斷并退出中斷處理程序，清中斷通過往AINT相應的中斷標志位寫“1”來完成。

4 PCB 板繪制要點

　　(1)推薦采用四層板。

　　(2)電源引腳加0.1μF電容濾波。

　　(3)AMCCS5933 PCI數(shù)據(jù)線與插口距離小于1.5英寸。

　　(4)AMCCS5933 PCI時鐘線與插口距離等于(2.5+或-0.1)英寸，且只能在PCB的同一層。

　　(5)AMCCS5933 其他PCI引腳與插口距離小于2英寸。