《第8章 PCI总线标准2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章 PCI总线标准2（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第8章 PCI局部总线,PCI总线概述总线命令及总线协议PCI总线的数据传输总线仲裁与总线配置PCI总线控制芯片S5933,8.1 PCI 总线概述,PCI总线的特点：,1)高传输效率:133266MB/S2)支持突发传输(顺序读/写一批数据)3)独立于处理器(不依附于某个具体处理器)4)支持两种电压下的扩展卡(5V,3.3V)5)支持多总线主控方式6)存取时间延迟小7)数据的完整性和可靠性8)具有即插即用功能(自动选择未使用中断和地址)9)合理的管脚安排,8.1.2 PCI信号定义主设备:取得总线控制权的设备.从设备:被主设备选中进行数据交换的设备.信号类型:IN 单向输入信号,OUT:单向
2、输出信号T/S:双向三态输入/输出信号.S/T/S:持续且低电平有效的三态信号(主设备产生).O/D: 漏极开路. #: 低电平有效,1.系统接口信号CLK IN：PCI系统总线时钟。最高33MHz/66MHz，最低0Hz。 PCI大部分信号在CLK的上升沿有效。RST#: IN 复位信号,图8.1 PCI总线接口信号,2.地址与数据接口信号 AD31:00 T/S：它们是地址、数据多路复用的输入/输出信号 在FRAME#有效的第1个时钟，AD31:00上传送的是32位地址，称为地址期。在IRDY#和TRDY#同时有效时，AD31:00上传送的为32位数据，称为数据期。注: 一次总线传输=地址
3、期+数据期+数据期+ C/BE3:0# T/S：它们是总线命令和字节使能多路复用信号线PAR T/S：针对AD31:00和C/BE3:0#进行奇偶校验的校验位.,3.接口控制信号,FRAME# S/T/S：帧周期信号,帧有效周期表示一次传输的开始和持续。Cycle Frame)IRDY# S/T/S：主设备准备好信号(Initiator Ready)TRDY# S/T/S：从设备准备好信号(Target Ready)注: IRDY#, TRDY#同时有效,才能从主设备传送数据从设备.STOP# S/T/S：从设备发出的要求主设备终止当前的数据传送的信号。LOCK # S/T/S：锁定信号IDS
4、EL IN：初始化设备选择信号DEVSEL# S/T/S：设备选择信号,4.仲裁信号,REQ# T/S：总线占用请求信号GNT# T/S：总线占用允许信号5.错误报告信号PERR# S/T/S：数据奇偶校验错误报告信号SERR# O/D：系统错误报告信号6.中断信号 PCI有4条中断线，分别是INTA#、INTB#、INTC#、 INTD# ，电平触发，多功能设备可以任意选择一 个或多个中断线，单功能设备只能用INTA#。,7. 64位总线扩展信号,AD63:32 T/S：扩展的32位地址和数据多路复用线C/BE7:4# T/S：总线命令和字节使能多路复用扩展信号线REQ64# S/T/S，6
5、4位传输请求信号ACK64# S/T/S：64位传输允许信号PAR64 T/S：奇偶双字节校验,8. 高速缓存支持信号,SBO#: IN/OUT：试探返回信号。SDONE# IN/OUT：查询完成信号。,8.2.1. PCI总线命令,8.2 PCI 总线命令及总线协议,8.2.2 PCI总线协议,1PCI总线的传输控制遵循的管理规则: FRAME#、IRDY#和TRDY#信号控制PCI总线的数据传输。 FRAME#和IRDY#两个信号的组态： 11空闲、00数据、 01等待状态、10最后一个数据。,PCI总线传输的一般规则：,(1) FRAME# 和IRDY#信号定义了总线的忙/闲状态。(2)
6、 一旦FRAME#信号被置为无效，在同一传输期间不能重新设置。(3) 除非设置了IRDY#信号有效，一般情况下不能设置FRAME#信号无效。(4) 一旦主设备设置了IRDY#信号，直到当前数据期结束为止，主设备一般不能改变IRDY#信号和FRAME#信号的状态。(5) 在完成最后一个数据期之后的时钟周期，主设备必须使IRDY#信号无效。,2.PCI总线的寻址,(1) I/O地址空间在I/O地址空间，32位AD线全部被用来提供一个完整的地址编码（字节地址）。AD1:0和C/BE3:0指明传输的最低有效字节。,(2) 内存地址空间,3字节对齐,PCI总线上不能进行字节的交换。但是，具有64位通道的
7、主设备可以进行DWORD（双字）的交换。主设备可以在每个新数据期开始的时钟前沿改变字节使能信号，且在整个数据期中保持不变。读缓冲中的数据可以不考虑字节使能信号，而传送所有的字节。4PCI总线的驱动与过渡从一个设备驱动总线到另一个设备驱动PCI总线之间设置一个过渡期，又称为交换周期，以防止总线访问冲突。在每个地址（数据）期中，所有的AD线都必须被驱动到稳定的状态（数据），包括那些字节使能信号表明无效的字节所对应的AD线。,5设备选择,注意: DEVSEL#与FRAME#、TRDY#的关系，无DEVSEL#信号时的处理。,8.3 PCI总线的数据传输过程8.3.1总线上的读操作,交换期,从设备提供
8、,8.3.2 总线上的写操作,8.3.3 传输的终止过程,1.由主设备提出的终止传输结束超时(GNT#信号在内部延时计数器满后仍无效) 撤消FRAME#，建立IRDY#，直到TRDY#有效后传输完最后一个数据。2.由从设备提出的终止死锁后重试断开（8个时钟周期内从设备不能对主设备做出响应）。 发出STOP#信号并保持其有效，直到FRAME#撤消为止。,PCI总线上的所有传输操作中，FRAME#、IRDY#、TRDY#和STOP#遵循的规则：,当STOP#信号有效时，FRAME#应该在其后的23个时钟周期内尽快撤消，但撤消时应使IRDY#有效，从设备应无条件的保持STOP#的有效状态直到FRAM
9、E#撤消为止。FRAME#撤消后，STOP#也应该紧跟着撤消。在任何时钟的上升沿，如果STOP#和TRDY#同时有效，就表示是传输的最后周期，IRDY#要在下一个时钟的上升沿之前撤消，表示传输的结束。对于被目标设备终止的传输，主设备要继续完成它，就必须用下一个未传输的数据的地址来重试访问。,8.4 总线仲裁与总线配置8.4.1 PCI总线仲裁机制,PCI总线采用集中式的同步仲裁方法握手方式:请求(REQ#)-允许(QET#),1.发REQ,请求占用总线,2.允许占用,总线仲裁过程:,8.4.2 PCI总线的配置周期,PCI设备的配置空间(64DW的配置寄存器) PCI设备是一个物理设备，包括嵌
10、入在PCI总线上的PCI器件或者是插入PCI插槽上的PCI卡 PCI功能是一个PCI物理设备可能包含的具有独立功能的逻辑设备，一个PCI设备可以包含18个PCI功能。如：一个PCI卡上可以包含一个独立的打印机模块，两个独立的数据采集器和一个独立的RS-485通信模块等。,在系统启动的时候由BIOS代码执行设备配置。一旦即插即用OS（如Windows2000）启动后，控制就传递给OS，OS接管设备管理。定义一个PCI设备配置空间的目的在于提供一套适当的配置措施，使之实现完全的设备再定位而无需用户干预安装、配置和引导，并由与设备无关的软件进行系统地址映射。所有PCI设备都必须实现PCI协议规定必需
11、的配置寄存器，以便系统加电的时候利用这些寄存器的信息来进行系统配置。对PCI的配置访问实际上就是访问设备的配置寄存器。,1配置空间的寻址方法,访问PCI设备配置空间时的必要条件：1)只有当输入目标设备的IDSEL信号有效。配置访问不能使用地址总线的高21位。2)且在地址期内AD1:0为00时，才能被作为配置访问的目标设备。3) AD7:2配合C/BE#信号选择配置寄存器。,2. 配置空间访问的类型,0类配置空间访问对（正在运行的）当前PCI总线上的目标设备配置寄存器所进行的访问。被配置访问的目标设备必须在地址期采样到其IDSEL输入信号有效，并且AD10必须为00。地址期，AD108用于选择物
12、理设备的八种功能之一。AD 72为选择该功能设备的配置寄存器号(双字号）；AD10必须为00。数据期，AD310传送的是配置读/写数据,1类配置空间访问,对（通过PCI/PCI桥连接的）下一级PCI总线上的目标设备（配置寄存器）所进行的访问。地址期：AD108用于选择物理设备的八种功能之一。AD 72为选择该功能设备的配置寄存器号；AD1511用于选择第二级总线上的某个设备的IDSEL信号有效，AD2316 放总线号，AD10必须为01。一旦PCI/PCI桥检测到1类配置访问，就有三种情况，须分别进行处理。桥片中也有桥配置空间寄存器，存放有总线号和次级总线号等信息。,0/1类配置空间访问时在A
13、D总线的地址期内出现在AD总线上的信息格式：,0类访问：,10,31,7,0,0,7,10,15,23,一类访问：,31,如果要访问的总线号既不同于桥的第二级总线号，也不在桥的第二级总线号的下级总线范围内，那么桥将忽略本次访问。如果总线号不同于桥的第二级总线，但在桥的第二级总线号的下级总线范围内，那么桥将本次访问作为1类配置访问传递给第二级总线。配置命令从第一级传递到第二级C/BE总线。如果总线号与桥的第二级总线号相同，那么桥将本次访问作为0类配置访问传递给第二级总线。AD10:2直接从桥的第一级传递到第二级AD总线。AD15:11 的设备号用于选择第二级总线上哪个设备的IDSEL信号有效。配
14、置命令从第一级传递到第二级C/BE总线。,3、配置空间头区域(64DW)及功能,(1)设备识别 头区域有7个寄存器（字段）用于设备的识别。(2)设备控制 表现在命令寄存器为发出和响应PCI总线命令提供了对设备粗略的控制。(3)设备状态 状态寄存器用于记录PCI总线有关操作的状态信息。注意：该寄存器的有些位是只可清不可置，对这些位的写，被解释为对该位清零。例如，为了清位14而不影响其他位，应向该寄存器写0100 0000 0000 0000B,(4)基址寄存器(BADR),PCI设备的配置空间可以在微处理器决定的地址空间中浮动，以便简化设备的配置过程。地址映射:系统初始化代码在引导操作系统之前，
15、必须建立一个统一的地址映射关系，以确定系统中有多少存储器和I/O控制器，它们需要占用多少地址空间。当确定这些信息之后，系统初始化代码便可以把I/O控制器映射到合理的地址空间并引导系统。基址寄存器:为了使这种映射能够做到与相应的设备无关，在配置空间的头区域中安排了一组供映射时使用的基址寄存器。,举例1：基址寄存器的值=FFFFFF01h =11111111111111111111111100000001b,位0=1，表示是一个I/O地址空间映射位31:2 第一个为1的是位8，表示映射的I/O空间为256。这意味着I/O映射的基地址应该起始于256的整数倍。,求:最大/最小I/O映射地址空间? 最
16、小I/O映射地址空间=4字节（22） 最大I/O映射地址空间=256字节（协议规定）,举例2：基址寄存器的值=FFF00000h =11111111111100000000000000000000B,位0=0，表示是一个存储器地址空间映射位2:1=00b，它使32位存储器映射位3=0，表示它不是预取存储器。位31:4 第一个为1的是位20，表示映射的存储空间为1MB。这意味着存储映射的基地址应该起始于1MB、2MB、3MB等的边界上。系统经过权衡后再向该基址寄存器写入实际映射的空间基址。求:最大/最小存储映射地址空间?最小存储映射地址空间=16字节（24）最大存储映射地址空间=2GB（231）,
