PCI 总线

PCI总线信号定义/PCI总线详解

  (2008-11-04 12:22:20)

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分类： 嵌入式技术

PCI局部总线简介：
    PCI的含义为外部部件互连（Peripheral Component Interconnect）。
    1991年，Intel公司对PCI局部总线进行了定义，并与IBM、Compaq、AST、HP、NEC等100多家公司联合共谋计算机总线的发展大业，于是，PCI局部总线标准1.0版本技术规范于1992年6月22日推出。目前，最新的2.2修改版于1998年12月18日完成，1999年2月发布。
    PCI局部总线是一种具有多路地址线和数据线的高性能32/64位总线。虽然在PC领域，PCI已经逐渐被更高性能的PCI－Express总线替代，但在嵌入式领域PCI总线依然应用广泛，且其性能足够满足绝大多数嵌入式系统的需求。

PCI总线信号定义
    在一个PCI应用系统中，如果某设备取得了总线的控制权，就称其为“主设备”，而被主设备选中以进行通信的设备称为“从设备”或“目标设备”。对于相应的接口信号线，通常分为必备的和可选的两大类。如果只作为目标设备，至少需要47条接口信号线，若作为主设备，则需要49条。下面对主设备和目标设备综合考虑，并按功能分组将这些信号表示于图中。

    下面对PCI信号的类型规定说明：
    IN  表示输入，是标准的只作输入的信号。
    OUT 表示输出，是标准的图腾柱式输出驱动信号。
    T/S 表示双向的三态输入/输出信号。
    O/D 表示漏极开路，以线或形式允许多个设备共同驱动和分享。
    S/T/S 表示持续的并且低电平有效的三态信号。在某一时刻只能属于一个主设备并被其驱动。

系统信号定义：
    CLK  IN：对于所有的PCI设备都是输入信号。其频率范围为0～33M或者0～66M，这一频率也称为PCI的工作频率。对于PCI的信号，除了RST#、INTA#～INTD#之外，其余信号都在CLK的上升沿有效（或采样）。
    RST# IN：复位信号。用来使PCI专用的特性寄存器、配置寄存器、定时器、主设备、目标设备以及输出驱动器恢复为规定的初始状态。每当复位时，PCI的全部输出信号一般都应驱动到三态。REQ#和GNT#必须同时驱动到三态，不能在复位期间为高或为低。为防止AD、C/BE#及PAR在复位期间浮动，可由中央资源将它们驱动到逻辑低，但不能驱动为高电平。RST#和CLK可以不同步，但要保证其撤销边沿没有反弹。

地址和数据信号：
    AD[31:0]  T/S：地址、数据多路复用的输入/输出信号。一个总线交易由一个地址期和一个或多个数据期构成。在FRAME#有效时，是地址期；在IRDY#和TRDY#同时有效时，是数据期。PCI总线支持突发方式的读写功能。
    C/BE[3:0]#  T/S：总线命令和字节使能多路复用信号线。在地址期中，传输的是总线命令；在数据期内，传输的是字节使能信号，用来确定AD[31:0]线上哪些字节为有效数据。C/BE[0]#应用于字节0（最低字节），C/BE[3]#应用于字节3（最高字节）。
    PAR  T/S：地址与数据位传送时的奇偶校验信号。

接口控制信号：
    FRAME#  S/T/S：帧周期信号。由当前的主设备驱动，表示当前主设备一次交易的开始和持续时间。FRAME#的有效预示着总线传输的开始；在FRAME#存在期间，意味着数据传输的继续进行；FRAME#失效后，是交易的最后一个数据期；
    IRDY#   S/T/S：主设备准备好信号。由当前主设备驱动，该信号的有效表明发起本次传输的设备能够完成交易的当前数据期。它要与TRDY#配合使用，二者同时有效，数据方能完整传输。在读周期，该信号有效时，表示主设备已作好接收数据的准备。在写周期，该信号有效时，表明数据已提交到AD总线上。如果IRDY#和TRDY#有一个无效，将插入等待周期。
    TRDY#   S/T/S：目标设备准备好信号。由当前被寻址的目标设备驱动，该信号有效表示目标设备已经作好完成当前数据传输的准备工作。同样，该信号要与IRDY#配合使用，二者同时有效，数据方能完整传输。在写周期，该信号有效，表示从设备已作好接收数据的准备；在读周期，该信号有效，表明数据已提交到AD总线上。同理，TRDY#和 IRDY#任一个无效，都将插入等待周期；
    STOP#   S/T/S：停止数据传送信号。由目标设备驱动。当该信号有效时，表示目标设备要求主设备中止当前的数据传送。
    IDSEL#  IN：初始化设备选择信号。在参数配置读和配置写期间，用作片选信号。
    DEVSEL# S/T/S：设备选择信号。该信号有效时，表示驱动它的设备已称为当前访问的目标设备。换言之，该信号的有效说明总线上某一设备已被选中。如果一个主设备启动一个交易并且在6个CLK周期内没有检测到DEVSEL#有效，它必须假定目标设备没有反应或者地址不存在，从而实施主设备缺省。
    LOCK#   S/T/S：锁定信号（可选）。当该信号有效时，表示对桥的原始操作可能需要多个传输才能完成，也就是说，对此设备的操作是排它性的。锁定只能由主桥、PCI－PCI桥和扩展总线桥发起。

仲裁信号：
    REQ#  T/S：总线占用请求信号。该信号一旦有效即表明驱动它的设备向仲裁器要求使用总线。它是一个点到点的信号线，任何主设备都有其REQ#信号。当RST#有效时，REQ#必须为三态。
    GNT#  T/S：总线占用允许信号。用来向申请总线占用的设备表示其请求已获得批准。这也是一个点到点的信号线，任何主设备都有自己的GNT#信号。当RST#有效时，必须忽略GNT#。
    每一个PCI主设备都有一对仲裁线直接连接到PCI仲裁器上。当一个主设备请求使用总线时，它会使连接到仲裁器上的REQ#有效，当仲裁器决定正在请求的主设备应该授权控制总线时，它会使对应的GNT#有效。在PCI环境中，总线仲裁器在同时有另一个主设备仍控制总线时起作用，这称为“隐式”仲裁。当主设备接受来自仲裁器的授权时，必须等待当前的主设备完成其传送，直到采样到FRAME#和IRDY#均无效时，它才认为自己取得总线授权。

错误报告信号：
    PERR#  S/T/S：数据奇偶校验错误信号；由数据的接收端驱动，同时设置其状态寄存器中的奇偶校验错误位。一个交易的主设备负责给软件报告奇偶校验错误，为此在写数据期它必须检测PERR信号。
    SERR#  O/D：系统错误报告信号；它的作用是报告地址奇偶错误，特殊周期命令的数据错误。SERR#是一个OD（漏极开路）信号，它通常会引起一个NMI中断，Power PC中会引起机器核查中断。

中断信号：
    中断在PCI中是可选项，属于电平敏感型，低电平有效，OD，与时钟异步。其中INTB ～INTD只能用于多功能设备。中断线和功能之间的最终对应关系是由中断引脚寄存器来定义的。

附加信号：
    PRSNT[2:1]：插卡存在信号；用于指出PCI插件板上是否存在插卡板，如存在则要求母板为其供电；
    CLKRUN：时钟运行信号；用于停止或者减慢CLK；
    M66EN：66M使能信号；
    PME#：电源管理事件信号。
    3.3Vaux：辅助电源信号；当插卡主电源被软件关闭时，3.3Vaux为插件提供电能以产生电源管理事件。

64位总线扩展信号：
    AD[64:32]：在地址期，如使用DAC命令且REQ64有效时为高32位地址；在数据期，REQ64和ACK64都有效时高32位数据有效。
    C/BE[7:4]：用法与AD信号同。
    REQ64#：64位传输请求；由主设备驱动，并和FRAME有相同的时序；
    ACK64#：64位传输认可；由从设备驱动，并和DEVSEL有相同的时序；
    PAR64#：奇偶双字节校验。

JTAG/边界扫描信号：
    TCK，TDI，TDO，TMS，TRST#