金雙明

摘要：對PCI總線接口芯片AMCCS5933的工作原理進(jìn)行了介紹，并針對該芯片的功能特點(diǎn)，就其三種總線數(shù)據(jù)傳送的應(yīng)用方式分別加以了詳細(xì)說明。

中圖分類號：TP334文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-01

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸通信作為其核心環(huán)節(jié)也變的越來越重要，PCI局部總線作為新一代的總線系統(tǒng)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。PCI局部總線是一種高性能的32/64位地址數(shù)據(jù)復(fù)用總線，它使用33MHz時(shí)鐘并支持猝發(fā)傳輸，32位數(shù)據(jù)傳輸可實(shí)現(xiàn)132MB/s的最大傳送速率，64位數(shù)據(jù)傳輸時(shí)速率加倍。PCI總線雖然性能出眾，但是由于其協(xié)議的復(fù)雜性，接口電路的直接開發(fā)往往比較困難，為了解決這種矛盾，在PCI總線的開發(fā)中常常使用總線控制器專用芯片來縮短開發(fā)周期?，F(xiàn)有的PCI總線接口芯片主要有AMCC公司的AMCCS59XX系列產(chǎn)品和PLXTEGH公司的PLLLX系列產(chǎn)品。本文將就AMCC公司的AMCCS5933芯片的原理及其數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜N方式加以介紹。

1 AMCCS5933的工作原理

AMCCS5933是一款功能強(qiáng)大、使用方便的PCI協(xié)議控制芯片。該芯片符合PCI局部總線規(guī)范2.1版，可以作為PCI總線目標(biāo)設(shè)備(S1ave)，實(shí)現(xiàn)基本的傳送，也可以作為PCI總線主控設(shè)備(Master)，訪問其他PCI總線設(shè)備。它支持8／16／32位數(shù)據(jù)，并且支持同步／異步外加總線操作等，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

由圖1可知，S5933起到一個(gè)橋路的作用，即它是PCI總線和本地總線之間的一個(gè)橋路。S5933提供3個(gè)物理總線接口，即PCI總線接口、外加總線接口和可選的nvMemory(non-volatile Memory)接口。數(shù)據(jù)傳送可以在PCI總線和外加總線之間進(jìn)行，也可以在PCI總線與nvMemory之間進(jìn)行。通過驅(qū)動程序?qū)偩€控制寄存器設(shè)置，可以完成PCI總線和外加總線之間的數(shù)據(jù)傳送。S5933提供了郵箱（MAILBOX）寄存器、Pass-Thru通道和FIFO三種數(shù)據(jù)傳輸方式。

2 郵箱（MAILBOX）寄存器數(shù)據(jù)傳送方式

AMCCS5933內(nèi)部有8個(gè)MAILBOX，4個(gè)為輸出MAILBOX，4個(gè)為輸入MAILBOX，PCI方的輸入MAILBOX對應(yīng)于本地的輸出MAILBOX，輸出MAILBOX則對應(yīng)于輸入MAILBOX，這些信箱可以當(dāng)作用戶命令、狀態(tài)或者命令參數(shù)寄存器使用，其用途可以由用戶自己定義。郵箱寄存器結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

郵箱寄存器為兩總線間的數(shù)據(jù)傳送提供了一條方便的路徑，通過詢問一個(gè)對PCI和外部總線都可以訪問的狀態(tài)寄存器，決定每個(gè)郵箱的字節(jié)級的空/滿指示。字節(jié)級的空/滿指示大大增加了8位/16位/ 32位系統(tǒng)接口的靈活性，也就是說，傳遞該外加總線的一個(gè)單字節(jié)的8位數(shù)據(jù)，并不需要32位數(shù)據(jù)的組裝和分解。

主機(jī)對MAILBOX的訪問是通過I／O讀寫來完成，本地邏輯對MAILBOX的訪問則通過本地控制寄存器的方式來完成。S5933內(nèi)的操作寄存器通過不同位的配置選中一個(gè)郵箱和一個(gè)郵箱字節(jié)，當(dāng)郵箱滿或被查詢時(shí)郵箱字節(jié)產(chǎn)生中斷。郵箱中斷控制寄存器用于產(chǎn)生中斷允許信號并決定是否在PCI或外加總線上產(chǎn)生中斷。外部總線的輸入郵箱將外加總線的數(shù)據(jù)直接鎖入郵箱寄存器，并且在允許的情況下產(chǎn)生一個(gè)PCI總線中斷。郵箱寄存器中的數(shù)據(jù)也可以用相同的方法讀出。

3 Pass-Thru數(shù)據(jù)傳送方式

Pass-Thru通道為PCI總線提供一種寄存的訪問端口，通過握手協(xié)議訪問外加總線，它允許PCI傳送和外加接口操作同時(shí)進(jìn)行。Pass-Thru操作與外加總線一同實(shí)時(shí)執(zhí)行PCI總線周期。這允許PCI總線直接讀寫外加總線資源。S5933允許設(shè)計(jì)者聲明四個(gè)獨(dú)立的Pass-Thru區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都可以定義為8位、16位或32位，映射入主存儲器或I/O空間，最大可達(dá)512Mbytes。Pass-Thru的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

Pass-Thru數(shù)據(jù)通道使用獨(dú)立外加總線以反映PCI總線的讀寫請求，外加邏輯對這些信號編碼以決定是否必須滿足讀S5933的讀寫請求。編碼信息包括PCI請求的發(fā)生、包含的字節(jié)通道、特定的Pass-Thru被訪問區(qū)域，以及是否該請求為突發(fā)傳輸或單周期訪問。所有的被請求的Pass-Thru地址和數(shù)據(jù)信息由外加總線操作寄存器進(jìn)行傳遞。

4 FIFO PCI總線控制的數(shù)據(jù)傳送方式

在S5933內(nèi)部有兩個(gè)獨(dú)立的、深度為32×8的FIFO數(shù)據(jù)通道。一個(gè)是用于PCI總線到外加數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳送，另一個(gè)是用于外加總線到PCI總線的數(shù)據(jù)傳送。兩個(gè)FIFO都可以支持PCI主控及突發(fā)傳輸。每一個(gè)FIFO有一個(gè)地址指針和傳送計(jì)數(shù)器，用來實(shí)現(xiàn)PCI數(shù)據(jù)傳送?？偩€控制的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

FIFO PCI總線主設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸是通過兩個(gè)雙字節(jié)的FIFO中的一個(gè)進(jìn)行的。在一次數(shù)據(jù)傳輸中，哪個(gè)FIFO被選中，僅決定于數(shù)據(jù)流動的方向，并且對用戶來說是透明的。S5933內(nèi)部的編碼邏輯會選擇FIFO，由它來負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)到另外的總線。FIFO傳輸數(shù)據(jù)的路徑是由S5933內(nèi)的操作配置寄存器決定的。

通過使用可編程字節(jié)，特權(quán)外加總線寬度，初始化總線控制，F(xiàn)IFO可以被PCI或外加總線配置?？删幊套止?jié)允許FIFO以8位、16位或32位的寬度運(yùn)行。主CPU或外加邏輯可以配置S5933，從而使獨(dú)立的地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器工作，它們將會載入PCI存儲器地址指針和讀寫的字節(jié)數(shù)目。數(shù)據(jù)可以在兩總線間傳輸，并且對PCI主處理器是透明的。

FIFO配置位可以決定進(jìn)出數(shù)據(jù)位16位、32位或64位的Endian轉(zhuǎn)換，Endian轉(zhuǎn)換允許外加的處理器和主設(shè)備以本身的Endian格式傳輸數(shù)據(jù)。另外一些配置位決定外加總線是8位、16位還是32位。16位總線配置內(nèi)部控制了對FIFO數(shù)據(jù)先DWORD的高16位，后DWORD的低16位的交替訪問。當(dāng)接近的字節(jié)被訪問時(shí)，F(xiàn)IFO指針就會更新,保證數(shù)據(jù)的有效傳遞。

5 結(jié)語

AMCCS5933是一種功能強(qiáng)大的PCI總線接口控制芯片，它所提供的三種數(shù)據(jù)傳送方式可以在多種場合下加以總線的應(yīng)用，通過簡單的編程、配置，可以方便地完成PCI總線的擴(kuò)展開發(fā)，簡化開發(fā)過程并能提高可靠性，具有一定的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 張平,劉寄,伍衛(wèi)華.S5933專用芯片應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,29(10):69-73.

[2] 楊光,萬振凱.基于S5933芯片的PCI總線的接口設(shè)計(jì)[J].儀器儀表用戶,2008,15(6):120-122.

[3] 王生祥,勾瑞.基于PCI局部總線的數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)與傳感器 2001(10):21-24.

[4] 沈發(fā)江,王英民,鄭琨.PCI總線接口S5933外加FIFO的連續(xù)數(shù)據(jù)發(fā)送板設(shè)計(jì)[J].微型電腦應(yīng)用2005,1(10):27-29.

[5] AMCC S5933 PCI Controller Data Book, Applied Micro Circuits Corporation,1996.