（原创）PCI总线特性及信号说明

 

本文介绍

近期工程用到了CPCI，便上网搜集了一下PCI的资料，CPCI是PCI的子集，所用桥接芯片分主从两种，在此不赘述了。至于PCI，本人整理介绍如下：

 

随着Windows图形用户界面的迅速发展，以及多媒体技术的广泛应用，要求系统具有高速图形处理和I/O吞吐能力，这使原有的ISA、EISA总线远远不能适应而成为整个系统的主要瓶颈。为此，1991年下半年，Intel公司首先提出PCI概念，并联合IBM、Compaq、AST、HP Apple、NCR、DEC 等100多家公司共谋计算机总线发展大业，成立了PCI集团。

PCI：Peripheral Component Interconnect，外围设备互联总线，是一种局部总线，已成为局部总线的新标准，广泛用于当前高档微机、工作站，以及便携式微机。主要用于连接显示卡、网卡、声卡。PCI总线是32位同步复用总线。其地址和数据线引脚是AD31～AD0。PCI的工作频率为33MHz。

一 PCI总线特性

1.PCI总线特点
　　(1)传输速率高 最大数据传输率为132MB/s，当数据宽度升级到64位，数据传输率可达264MB/s。这是其他总线难以比拟的。它大大缓解了数据I/O瓶颈，使高性能CPU的功能得以充分发挥，适应高速设备数据传输的需要。
　　(2)多总线共存 采用PCI总线可在一个系统中让多种总线共存，容纳不同速度的设备一起工作。通过HOST-PCI桥接组件芯片，使CPU总线和PCI总线桥接；通过PCI-ISA/EISA桥接组件芯片，将PCI总线与ISA/EISA总线桥接，构成一个分层次的多总线系统。高速设备从ISA/EISA总线卸下来，移到PCI总线上，低速设备仍可挂在ISA/EISA总线上，继承原有资源，扩大了系统的兼容性。
　　(3)独立于CPU PCI总线不依附于某一具体处理器，即PCI总线支持多种处理器及将来发展的新处理器，在更改处理器品种时，更换相应的桥接组件即可。
　　(4)自动识别与配置外设 用户使用方便。
　　(5)并行操作能力。
2.PCI总线的主要性能
　　(1)总线时钟频率33.3MHz/66.6MHz。
　　(2)总线宽度32位/64位。
　　(3)最大数据传输率132MB/s(264MB/s)。
　　(4)支持64位寻址。
　　(5)适应5V和3.3V电源环境。

二 PCI总线信号

PCI总线标准所定义的信号线通常分成必需的和可选的两大类。其信号线总数为120条（包括电源、地、保留引脚等）。其中，必需信号线：主控设备49条，目标设备47条。可选信号线：51条（主要用于64位扩展、中断请求、高速缓存支持等）。
　　主设备是指取得了总线控制权的设备，而被主设备选中以进行数据交换的设备称为从设备或目标设备。作为主设备需要49条信号线，若作为目标设备，则需要47条信号线，可选的信号线有51条。利用这些信号线便可以传输数据、地址，实现接口控制、仲裁及系统的功能。PCI局部总线信号如下图所示。下面按功能分组进行说明。

1.系统信号
　　CLK IN：系统时钟信号，为所有PCI传输提供时序，对于所有的PCI设备都是输入信号。其频率最高可达33MHz/66MHz，这一频率也称为PCI的工作频率。
　　RST# IN：复位信号。用来迫使所有PCI专用的寄存器、定序器和信号转为初始状态。
2.地址和数据信号
　　AD[31：：00]T/S：地址、数据复用的信号。PCI总线上地址和数据的传输，必需在FRAME#有效期间进行。当FRAME#有效时的第1个时钟，AD[31：：00]上的信号为地址信号，称地址期；当IRDY#和TRDY#同时有效时，AD[31：：00]上的信号为数据信号，称数据期。一个PCI总线传输周期包含一个地址期和接着的一个或多个数据期。
　　C/BE[3：：0]# T/S：总线命令和字节允许复用信号。在地址期，这4条线上传输的时总线命令；在数据期，它们传输的时字节允许信号，用来指定在数据期，AD[31：：00]线上4个数据字节中哪些字节为有效数据，以进行传输。
　　PAR T/S：奇偶校验信号。它通过AD[31：：00]和C/BE[3：：0]进行奇偶校验。主设备为地址周期和写数据周期驱动PAR，从设备为读数据周期驱动PAR。
3.接口控制信号
　　FRAME# S/T/S：帧周期信号，由主设备驱动。表示一次总线传输的开始和持续时间。当FRAME#有效时，预示总线传输的开始；在其有效期间，先传地址，后传数据；当FRAME#撤消时，预示总线传输结束，并在IRDY#有效时进行最后一个数据期的数据传送。
　　IRDY# S/T/S：主设备准备好信号。IRDY#要与TRDY#联合使用，当二者同时有效时，数据方能传输，否则，即为未准备好二进入等待周期。在写周期，该信号有效时，表示数据已由主设备提交到AD[31：：00]线上；在读周期，该信号有效时，表示主设备已做好接收数据的准备。
　　TRDY# S/T/S：从设备（被选中的设备）准备好信号。同样TRDY#要与IRDY#联合使用，只有二者同时有效，数据才能传输。
　　STOP# S/T/S：从设备要求主设备停止当前的数据传送的信号。显然，该信号应由从设备发出。
　　LOCK# S/T/S：锁定信号。当对一个设备进行可能需要多个总线传输周期才能完成的操作时，使用锁定信号LOCK#，进行独占性访问。例如，某一设备带有自己的存储器，那么它必需能进行锁定，以便实现对该存储器的完全独占性访问。也就是说，对此设备的操作是排它性的。
　　IDSEL IN：初始化设备选择信号。在参数配置读/写传输期间，用作片选信号。
　　DEVSEL# S/T/S：设备选择信号。该信号由从设备在识别处地址时发出，当它有效时，说明总线上有某处的某一设备已被选中，并作为当前访问的从设备。
4.仲裁信号（只用于总线主控器）
　　REQ# T/S：总线占用请求信号。该信号有效表明驱动它的设备要求使用总线。它是一个点到点的信号线，任何主设备都有它自己的REQ#信号。
　　GNT# T/S：总线占用允许信号。该信号有效，表示申请占用总线的设备的请求已获得比准。
5.错误报告信号
　　PERR# S/T/S：数据奇偶校验错误报告信号。一个设备只有在响应设备选择信号（DEVSEL#）和完成数据期之后，才能报告一个PERR#。
　　SERR# O/D：系统错误报告信号。用做报告地址奇偶错、特殊命令序列中的数据奇偶错，以及其他可能引起灾难性后果的系统错误。它可由任何设备发出。
6.中断信号 在PCI总线中，中断是可选项，不一定必须具有。
　　INTA# O/D：用于请求中断。
　　INTB# O/D、INTC# O/D、INTD# O/D：用于请求中断，仅对多功能设备有意义。所谓的多功能设备是指：将几个相互独立的功能集中在一个设备中。各功能与中断线之间的连接是任意的，没有任何附加限制。
7.其他可选信号
　（１）高速缓存支持信号：SBO# IN/OUT、SDONE IN/OUT
　（２）64位总线扩展信号：REQ64# S/T/S、ACK65# S/T/S、AD[63：：32]T/S、C/BE[7：：4]#T/S、PAR64 T/S。
　（３）测试访问端口/边界扫描信号：TCK IN、TDI IN、TDO OUT、TMS IN、TRST# IN。