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一种基于CPLD的单片机与PCI接口设计解决方案
来源:本站整理  作者:佚名  2010-01-06 14:37:06



 0 引言

  8位单片机在嵌入式系统中应用广泛,然而让它直接与PCI总线设备打交道却有其固有缺陷。8位单片机只有16位地址线,8位数据端口,而PCI总线2.0规范中,除了有32位地址数据复用AD[3~0]外,还有FRAME、IRDY、TRDY等重要的信号线。让单片机有限的I/O端口来直接控制如此众多的信号线是不可能的。一种可行的方案就是利用CPLD作为沟通单片机与PCI设备间的桥梁,充分利用CPLD中I/O资源丰富、用户可自定制逻辑的优势,来帮助单片机完成与PCI设备间的通信任务。

  1 PCI接口设计原理

  1.1 PCI总线协议简介

  这里只讨论PCI总线2.0协议,其它协议仅仅是在2.0的基础上作了一些扩展,仅就单片机与PCI设备间的通信来说,意义不大。PCI总线是高性能局部总线,工作频率0~33MHz,可同时支持多组外围设备。在这里,我们只关心单片机与一个PCI设备间通信的情况,而且是以单片机与CPLD一方作为主控方,另一方作为PCI从设备。这样做的目的是为了简化问题,降低系统造价。

  PCI总线上信号线虽然多,但并不是每个信号都要用到。实际上PCI设备也并不会支持所有的信号线,比如错误报告信号PERR与SERR在网卡中就不支持。我们可以针对具体的应用选择支持其中部分信号线,还有一些信号线可以直接连电源或接地。下面简单介绍一下常用信号线的功能。

  AD[31~0]:地址数据多路复用信号。在FRAME有效的第一个周期为地址,在IRDY与TRDY同时有效的时候为数据。

  C/BE[3~0]:总线命令与字节使能控制信号。在地址中传输的是总线命令;在数据期内是字节使能控制信号,表示AD[31~0]中哪些字节是有效数据。以下是总线命令编码的说明:

    C/BE[30]# 命令类型说明C/BE[30]# 命令类型说明

    0 0 0 0  中断应答  1 0 0 0  保留

    0 0 0 1  特殊周期  1 0 0 1  保留

    0 0 1 0  I/O读   1 0 1 0  配置读

    0 0 1 1  I/O写   1 0 1 1  配置写

    0 1 0 0  保留    1 1 0 0  存储器多行读

    0 1 0 1  保留    1 1 0 1  双地址周期

    0 1 1 0  存储器读  1 1 1 0  存储器一行读

    0 1 1 1  存储器写  1 1 1 1  存储器写并无效

    PCI总线上所有的数据传输基本上都由以下三条信号线控制。

   FRAME:帧周期信号。由主设备驱动,表示一次访问的开始和持续时间,FRAME有效时(0为有效,下同),表示数据传输进行中,失效后,为数据传输最后一个周期。

  IRD:主设备准备好信号。由主设备驱动,表示主设备已经准备好进行数据传输。

  TRDY:从设备准备好信号。由从设备驱动,表示从设备已经准备好进行数据传输。当IRDY与TRDY同时有效时,数据传输才会真正发生。

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