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AMCCS5933 在PCI板卡設計中的應用
PCI總線是計算機主機中最常見的總線。它是一種高性能的32/64位地址數據復用總線，支持猝發傳輸，傳輸峰值速率可達528MB/s，而且還支持自動配置。由于PCI總線協議的復雜性，其接口電路實現起來并不容易。但采用通用PCI接口芯片卻能達到事半功倍的效果。PCI通用接口芯片對于PCI協議的良好支持及其提供給板卡設計者的良好接口都大大減小了PCI板卡設計者的工作量。現有的PCI接口芯片主要有AMCC公司的 AMCCS59XX系列和PLXTECH公司的PLX系列。本文將對AMCC公司的AMCCS5933芯片的原理及其在PCI板卡設計中的應用進行介紹。
1 工作原理
AMCCS5933的原理框圖如圖1所示。由圖1可知AMCCS5933起到的是一個橋路的作用，即它是PCI總線與本地總線之間的一個橋路。
AMCCS5933既可以作PCI從設備，又可以作PCI主控設備。PCI配置空間可以通過一EEPROM來配置。AMCCS5933為設計者提供了三種數據傳輸方式：PASS THRU方式、FIFO方式和MAILBOX方式。通過驅動程序對總線控制寄存器設置來控制總線操作和數據的傳輸。總線控制寄存器有兩組：PCI總線控制寄存器和本地總線控制寄存器，分別用來控制PCI總線和本地總線的操作。
2 AMCCS5933 引腳
AMCCS5933引腳圖如圖2所示。
3 AMCCS5933在PCI板卡設計中的應用
3.1 配置空間
每一個PCI設備都要有相應的配置空間，AMCCS5933通過EEPROM來設置配置空間，AMCC公司提供一個NVBUILDER的軟件，可以通過AMCCS5933對EEPROM進行讀寫。EEPROM可以為串行，也可以為8位并行。設計者只需使用NVBUILD就可以完成PCI配置空間的設置。
3.2 總線控制寄存器的訪問
PCI總線控制寄存器只有主機才能訪問，主機通過PCI總線進行I/O讀寫操作來訪問這些寄存器。
本地總線控制寄存器只有本地邏輯才能訪問，與其有關的引腳有ADR[6..2]、BE[3..0]#、SELECT#、WR#、RD#和數據地址總線DQ[31..0]。
讀時序如圖3所示，寫時序將圖中RD#替換為WR#即可。
ADR[6..2]提供被訪問寄存器的地址，BE[3..0]#制定訪問是雙字中的哪些字節，WR#為寫使能，RD#為讀使能，SELECT#為操作使能，都為低電平有效。
3.3 MAILBOX方式的使用
AMCCS5933內部有8個MAILBOX：4個輸出MAILBOX，四個輸入MAILBOX。PCI方的輸入MAILBOX對應于本地的輸出MAILBOX，輸出MAILBOX則對應于輸入MAILBOX。
MAILBOX主要用于主機方與本地邏輯之間的通信，例如傳輸一些自定義的控制字、狀態信息等。
主機對MAILBOX的訪問通過I/O讀寫來完成，本地邏輯對MAILBOX的訪問則通過訪問本地控制寄存器的方式來完成。
MIALBOX的空滿狀態由控制寄存器MBEF(PCI)和AMBEF(本地)來表征。
3.4 FIFO方式下的數據傳輸
3.4.1基本數據傳輸
AMCCS5933內部有兩個單向FIFO：輸出FIFO和輸入FIFO，主機和本地邏輯可以以訪問控制寄存器的方式來訪問FIFO，也可以通過WRFIFO#、RDFIFO#、WFULL、RDEMPTY、BPCLK這幾個引腳來直接讀寫FIFO。在設計當中一般采用后一種方法。直接讀寫FIFO有兩種工作方式：同步方式和異步方式。在同步方式下，WRFIFO#、RDFIFO#為FIFO讀寫使能信號，在BPCLK的上跳沿寫入和讀出數據，輸出引腳BPCLK輸出33MHz信號。在異步方式下，WRFIFO#、RDFIFO#為FIFO讀寫信號。WRFULL為輸出FIFO滿信號，RDEMPTY為輸入FIFO空信號。
3.4.2 DMA的實現
在FIFO方式下可以實現DMA傳輸。
DMA傳輸的實現步驟：
(1)通過NVBUILD軟件設置DMA傳輸的控制方為主機或本地邏輯，以下假設為主機控制。
(2)設置有關的PCI總線控制寄存器。
???? MWAR? DMA寫地址寄存器?? 填入接收數據存放的起始地址
???? MWTC? DMA寫計數器?????? 填入接收數據的字節數
???? MRAR? DMA 讀地址寄存器? 填入發送數據起始地址
???? MRTC? DMA? 讀計數器???? 填入發送數據的字節數
(3) 啟動DMA傳輸
通過設置MCSR寄存器啟動DMA傳輸。
由本地邏輯控制的DMA傳輸步驟，只需將控制方式改為本地邏輯控制，然后由本地邏輯來設置相應的寄存器。
3.5 PASS THRU方式下的數據傳輸
配置空間中的基址寄存器為PCI系統資源分配(內存和I/O空間的分配)提供了一種機制，PCI設備在基址寄存器中填入所需資源的類型和大小，基址寄存器的0位為1表示為內存空間，為0則表示為I/O空間，1、2位則指定內存或I/O空間是分配在1M地址以下，還是分配在任意地址空間，3位表示能否預取，4～31位表示所需分配的內存或I/O空間的大小。PCI BIOS啟動后讀取各個PCI設備配置空間中的基址寄存器，獲取每個PCI設備分配所需的資源類型和大小等信息，并且為這些PCI設備分配好所設定的資源，然后再將分配的內存空間或地址空間的基地址回寫到PCI設備的各個基址寄存器中。
配置空間中有6個基址寄存器，與PASS THRU方式有關的是基址寄存器1～4，基址寄存器0被指定為AMCCS5933分配I/O資源，基址寄存器6保留不用。
PASS THRU 方式下的數據傳輸的有關引腳：PTATN#、PTRDY#、PTNUM[1：0]、PTBE[3：0]#、BE[3..0]#、PTADR#、 PTWR、PTBURST#、DQ[31..0]
PTNUM[1：0]表示由哪個基址寄存器所分配的內存空間或I/O空間。
PASS THRU方式下的數據傳輸主要由AMCCS5933芯片與本地邏輯電路通過上述引腳信號的交互、握手來完成，時序如圖4所示。
PASS THRU的握手時序可以通過可編程邏輯以同步狀態機的方式實現，用ALTERA的AHDL硬件編程語言可以很容易地實現它。
3.6 中斷的設置與產生
AMCCS5933有兩個中斷引腳：INTA#和IRQ#。INTA#為PCI總線信號用于產生系統PCI中斷，IRQ#是本地總線信號用于產生本地邏輯的中斷。??
MAILBOX的空滿變化、DMA讀寫傳送的完成都可以產生中斷，中斷的使用方法如下：
A PCI設備中斷INTA#
(1)在配置空間中斷引腳寄存器填入中斷引腳，單功能設備選INTA#。
(2)從配置空間矢量寄存器中獲取中斷矢量。
(3)在PCI總線控制寄存器中，設置產生的條件，如MAILBOX變滿產生中斷、DMA寫完成產生中斷等。
(4)在中斷處理程序中，讀取PCI總線控制寄存器INTCSR和MBEF當前值，確定中斷源并做相應中斷處理。
(5)清中斷及退出中斷處理程序，清中斷通過往INTCSR相應的中斷標志位寫“1”來完成。B 本地設備中斷 IRQ#
(1)在本地總線控制寄存器AINT中，設置產生的條件，如MAILBOX變滿產生中斷 、DMA寫完成產生中斷等。
(2)在本地中斷處理程序中，讀取本地總線控制寄存器AINT和AMBEF當前值，確定中斷源并做相應中斷處理。
(3)清中斷并退出中斷處理程序，清中斷通過往AINT相應的中斷標志位寫“1”來完成。
4 PCB 板繪制要點
(1)推薦采用四層板。
(3)AMCCS5933 PCI數據線與插口距離小于1.5英寸。
(4)AMCCS5933 PCI時鐘線與插口距離等于(2.5+或-0.1)英寸，且只能在PCB的同一層。
(5)AMCCS5933 其他PCI引腳與插口距離小于2英寸。
工商網監
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