文档介绍：PCI接口扩展卡的快速开发方案
摘要:介绍了PCI总线扩展卡的设计思路和方法,并结合一个多功能CAN通信I/O卡的设计实例,介绍了PCI总线扩展卡的软硬件设计流程,给出了一套快速可行的解决方案。
关键词:PCI总线 PLX9052 设备驱动程序 Windriver
随着计算机和控制技术的不断发展,很多工程人员都选用PC机作为控制系统的操作平台。为了能够和外部设备通信,PC机上提供了外置的USB、串口、并口及内置的ISA、PCI等接口。PCI总线接口速度快,系统占用率低,有完备的即插即用(PnP)管理体制,是目前计算机插卡式外设总线的事实标准。
笔者设计了一块PCI总线多功能CAN通信I/O卡,可以完成数字量I/O、CAN总线通信的功能。本文将根据笔者的实际经验,介绍PCI接口扩展卡的软硬件设计流程和一种快速开发方案。
1 PCI总线简介
PCI总线标准由PCISIG(PCI Special Interest Group)制定,该组织的成员有Intel、IBM、DEC等公司。,其频率为33MHz,字宽为32bit,电源电压为5V。新版的PCI标准向下兼容,并支持66MHz时钟,字宽为64bit,。
PCI总线是一种时分复用的双向应答总线,传输发起方称为主设备,接收方称为从设备。主设备用RFAME信号指示,从设备拉低它的DEVSEL线来表示响应传输请求。PCI总线的数据传输以帧为单位,每次传输由一个地址周期(Address Phase)和多个数据周期(Data Phase)组成,如图1所示。AD0~AD31首先给出本次传输的首地址,后面紧跟一个或多个32位(4字节)宽的数据,多个数据的地址自动递增。在地址周期,C/BE0~C/BE3这四根线的不同组合指示出在AD0~AD31上将要进行何种类型的操作,如C/BE0~C/BE3=0110表示存储器读,C/BE0~C/BE3=0011表示I/O写。在数据周期,C/BE0~BE3对应AD0~AD31上四个字节的使能。IRDY和TRDY分别表示主设备准备好和从设备准备好。在传输过程中,只有IRDY和TRDY同时有效,传输才能继续;否则插入等待周期,用于在不同速度的设备之间协调工作。
计算机的接口卡一般会用到I/O端口、存储器空间、中断及DMA等计算机资源。传统ISA接口卡通过更改跳线来避免多块卡之间的资源冲突,PCI接口卡则摒弃了硬件跳线,由软件统筹分配资源,这被称为即插即用。为实现此功能,PCI协议除了可以对I/O空间、存储器空间读写外,还定义了对配置空间的读写(C/BE0~C/BE3=1010、1011)。所谓配置空间,是指映射到每块接口卡上的256字节的特殊功能寄存器。设计者事先在配置空间的指定位置写入需要申请使用的资源量,主板上电后,由PnP-Bios读取各卡的配置空间,对它们所需的资源进行统筹分配,再将分配结果写回对应的配置空间地址,完成自动配置。
2 PCI接口卡的硬件设计及调试
以笔者设计的PCI卡为例,使用SJA1000实现CAN总线通信功能,需要映射32字节的存储器空间和一个中断资源,在功能上属于PCI从设备(Target-only Device)。SJA1000的对外接口电路可以直接与Intel8051、80