PCI接口芯片應(yīng)用論文

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摘要：CH361是一個(gè)簡便易用的pci總線通用接口芯片?？捎糜谥谱鞯统杀镜腜CI總線的計(jì)算機(jī)板卡，同時(shí)也可以利用它把原來的ISA總線卡移植到PCI總線上。文中在介紹了CH361的特點(diǎn)、功能和工作模式的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了CH361與PCI總線、存儲器、擴(kuò)展ROM和I／O端口的接口電路。

關(guān)鍵詞：PCI總線；CH361；I/O端口映射；擴(kuò)展ROM映射

1主要特點(diǎn)

CH361是一個(gè)簡便易用的PCI總線通用接口芯片。該器件在本地端提供了通用的8位數(shù)據(jù)總線。由于其支持I／O端口映射和擴(kuò)展ROM映射，因而可廣泛應(yīng)用于制作低成本的基于PCI總線的計(jì)算機(jī)板卡，或者用于將原先基于ISA總線的板卡移植到PCI總線上。

CH361的主要特點(diǎn)如下：

●帶有通用8位主動并行接口：包括8位數(shù)據(jù)、16位地址、I／O讀和寫以及存儲器讀和寫；

●可以設(shè)定PCI設(shè)備的設(shè)備標(biāo)識（VendorID，DeviceID，ClassCode等）；

●支持長度達(dá)240字節(jié)的I／O端口；

●允許本地硬件地址實(shí)現(xiàn)專用I／O端口，可直接移植ISA板卡到PCI總線；

●具有兩種I／O端口存取速度：分別為60ns和240ns；

●支持直接映射容量為8kB或者32kB的擴(kuò)展ROM（BootROM）；

●支持通過8kB或者32kB擴(kuò)容窗口映射的、容量為64kB／128kB的擴(kuò)展ROM；

●支持?jǐn)U展ROM（BootROM）的寫操作，同時(shí)支持存儲器SRAM和閃存Flash－Memory；

圖2

●內(nèi)置預(yù)引導(dǎo)Mini－Boot－ROM，可支持?jǐn)U展ROM模擬；

●內(nèi)置I2C主設(shè)備接口，可掛接I2C從設(shè)備；

●支持本地設(shè)備數(shù)據(jù)等待，并可提供本地?cái)?shù)據(jù)輸入緩存；

●內(nèi)置4μs～1ms的硬件計(jì)時(shí)單元，用于延時(shí)；

●采用80個(gè)腳的LQFP80和PQFP80兩種形式；

●采用了4項(xiàng)專利技術(shù)和多項(xiàng)專有技術(shù)，低成本，簡便易用。

2引腳功能

CH361接口芯片的引腳排列如圖1所示。各引腳功能如表1所列。

表1CH361的引腳功能描述

引腳號引腳名稱類型引腳說明

20,61,80VCC電源+5V電源

1,21,60GND電源接地

64PCI_RST輸入系統(tǒng)復(fù)位信號線

65PCI_CLK輸入系統(tǒng)時(shí)鐘信號線

2～5,14～19,22～23,

25～32,66～73,76～79PCI_AD31～PCI_AD0三態(tài)輸出及輸入地址、數(shù)據(jù)復(fù)用信號線

6,13,24,74PCI_CBE3～PCI_CBE0輸入總線命令、字節(jié)使能復(fù)用信號線

12PCI_PAR三態(tài)輸出奇偶校驗(yàn)信號線

75PCI_IDSEL輸入初始化設(shè)備選擇信號線

7PCI_FRAME輸入幀周期開始信號線

8PCI_IDRY輸入發(fā)起設(shè)備準(zhǔn)備好信號線

9PCI_TRDY三態(tài)輸出目標(biāo)設(shè)備準(zhǔn)備好信號線

10PCI_DEVSEL三態(tài)輸出目標(biāo)設(shè)備選中信號線

11PCI_STOP三態(tài)輸出可用于INTA中斷請求信號線，一般不連接

51～58D7～D0三態(tài)輸出及輸入8位數(shù)據(jù)信號線，各帶40kΩ上拉電阻，D7同時(shí)是I2C接口的SDA信號線

33～39，42～50A15～A0輸出16位地址信號線，A15～A8可以獨(dú)立控制輸出，A15同時(shí)可以設(shè)定為I2C接口的SCL信號線

40IOP_RD輸出I/O端口的讀選通/使能，低電平有效

41IOP_WR輸出I/O端口的寫選通/使能，低電平有效

62MEM_RD輸出擴(kuò)展ROM或存儲器的讀選通/使能，低電平有效

63復(fù)用MEM_WR輸出擴(kuò)展ROM或存儲器的寫選通/使能，低電平有效

IOP_HIT輸入本地硬件地址請求，低電平有效，帶上拉

59復(fù)用SYS_EX輸出可以獨(dú)立控制的輸出信號線，可以設(shè)定為I2C接口的SCI信號線

IOP_WAIT輸入本地設(shè)備數(shù)據(jù)等待請求，低電平有效，帶上拉

EXT_WR輸入本地?cái)?shù)據(jù)輸入緩存寫使能，上升沿有效，帶上拉

INT_REQ輸入本地中斷請求輸入，低電平有效，帶上拉

3工作模式

為了在不增加引腳的前提下提供更多可用功能，CH361對部分引腳進(jìn)行了復(fù)用，并可通過“工作模式設(shè)定”進(jìn)行功能選擇。“工作模式設(shè)定”的具體方法如下：首先將本地端8位數(shù)據(jù)信號線采用上拉或者下拉的方式設(shè)定為所需的高電平或者低電平，以便在CH361被復(fù)位后根據(jù)這些信號線的默認(rèn)狀態(tài)來設(shè)定工作模式以及參數(shù)；這些信號線在作為8位數(shù)據(jù)總線被驅(qū)動時(shí)，由于一般外部設(shè)備的驅(qū)動電流不小于1mA，所以，上拉或者下拉不會影響其對數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動；另外，CH361僅在復(fù)位后的1μs內(nèi)一次性設(shè)定工作模式及參數(shù)，所以，如果外部設(shè)備的驅(qū)動能力很小或者是采用OC集電極開路驅(qū)動，那么，系統(tǒng)僅在復(fù)位后的短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)下拉，而在其余時(shí)間屏蔽下拉或者轉(zhuǎn)換成上拉。表2和表3所列為設(shè)定工作模式和參數(shù)時(shí)所對應(yīng)的數(shù)值（1即高電平，0即低電平）。

表2工作模式設(shè)定表

數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線的設(shè)定說明設(shè)定值=0設(shè)定值=1

D0設(shè)定系統(tǒng)復(fù)位后A15地址線的默認(rèn)值復(fù)位后為0復(fù)位后為1

D1選擇PCI設(shè)備標(biāo)識（ID）外部提供IDCH361默認(rèn)1D

D4選擇復(fù)用引腳63的功能IOP_HITMEM_WR

D5設(shè)定I/O端口存取速度、擴(kuò)展ROM容量60ns、8kB240ns、32kB

D7和D6提供給產(chǎn)品制造商使用，數(shù)據(jù)線的狀態(tài)從PCI設(shè)備配置空41H中讀取

表3引腳復(fù)用設(shè)定表

數(shù)據(jù)線D4-D3-D2的設(shè)定值選擇復(fù)用引腳59引腳功能說明

D4-D3-D2=000或者100INT_REQ本地中斷請求輸入

D4-D3-D2=001IOP_WAIT本地設(shè)備數(shù)據(jù)等請求

D4-D3-D2=010EXT_WR本地?cái)?shù)據(jù)輸入緩存寫使能

D4-D3=011或者110或者111SYS_EX獨(dú)立控制輸出，復(fù)位后為0

D4-D3-D2=101獨(dú)立控制輸出，復(fù)位后為1

4CH361的典型應(yīng)用

4．1與PCI總線的連接電路

圖2所示是CH361與PCI總線進(jìn)行連接的接口電路，圖中，電容C1～C4用于電源退耦，而C2～C4應(yīng)分別并聯(lián)在CH361的三對電源引腳上。圖中，PCI總線的電源線引腳可以自由選擇，但數(shù)量不得少于4對。CH361屬于高頻數(shù)字電路，因此，設(shè)計(jì)PCB板需要參考PCI總線規(guī)范。

4．2與存儲器的連接電路

圖3是CH361與SRAM62256存儲器的接口電路。圖中，CH361通過MEM＿RD和MEM＿WR與存儲器U2（型號是SRAM62256）連接。因?yàn)镃H361只在PCI設(shè)備配置空間中提供擴(kuò)展ROM基址寄存器，而計(jì)算機(jī)BIOS通常不會為SRAM設(shè)置擴(kuò)展ROM基址，所以在讀寫存儲器U2前，需要設(shè)置擴(kuò)展ROM基址寄存器，以將存儲器U2映射到存儲器空間。也就是說，向CH361的擴(kuò)展ROM基址置入地址值0E0000001（該地址不能與其它設(shè)備的存儲器地址相沖突，最低位置1是為了啟用擴(kuò)展ROM）后，U2即被映射到0E0000000H至0E0007FFFH的地址空間，這樣，當(dāng)計(jì)算機(jī)讀寫0E0001234H地址的存儲器時(shí)，實(shí)際上就是讀寫存儲器U2的1234H地址的內(nèi)容。

如果將普通的SRAM換成雙端口SRAM，則CH361可以通過雙端口存儲器與外部的單片機(jī)或者DSP交換數(shù)據(jù)。CH361使用8位數(shù)據(jù)總線，所以，向SRAM寫入數(shù)據(jù)只能以字節(jié)為單位進(jìn)行，但從SRAM讀出數(shù)據(jù)則能夠以字節(jié)、字、雙字為單位進(jìn)行。CH361通過存儲器與外部電路交換數(shù)據(jù)的實(shí)測速度可以達(dá)到每秒1．5M字節(jié)。

4．3連接擴(kuò)展ROM

圖4是CH361與擴(kuò)展ROM的接口電路。CH361可通過MEM＿RD與ROM芯片U3（型號是27C512）進(jìn)行連接。它支持EPROM和閃存Flash－Memory，容量可以是32kB或者64kB。如果將SYS＿EX用于A16地址線，則最大容量可達(dá)128kB。一般情況下CH361可以直接支持32kB容量的擴(kuò)展ROM（即27C256芯片的容量），也可以在擴(kuò)展ROM的程序中通過控制A15地址線支持64kB容量的ROM芯片。下拉電阻R1用于CH361的工作模式設(shè)定，因?yàn)閳D中的數(shù)據(jù)線D0連接了下拉電阻，所以，系統(tǒng)復(fù)位后，地址線A15為低電平以選擇U3的低32kB（地址為0000H－7FFFH），而在需要讀取U3的高32kB時(shí)（地址為8000H－0FFFFH），可以通過寫芯片控制寄存器的位0來重新設(shè)定A15地址線，SYSEX連接A16地址線時(shí)與A15的用法類似。另外，由于PCI擴(kuò)展ROM中的內(nèi)容通常被BIOS復(fù)制到RAM內(nèi)存中，所以需要設(shè)置CH361的擴(kuò)展ROM基址以重新將U3映射到存儲器空間。CH361的A15引腳不僅能用作地址線，還可以自由控制，例如在需要同時(shí)連接SRAM和ROM時(shí)，可通過A15切換兩者的片選。PC機(jī)中的擴(kuò)展ROM相當(dāng)于一個(gè)電子盤，如果在其中寫入引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序，那么，即使計(jì)算機(jī)沒有硬盤和操作系統(tǒng)，擴(kuò)展ROM中的引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序也能夠控制計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)某些特定的功能。如，無硬盤PC機(jī)用于工業(yè)控制或控制作業(yè)流程等。

4．4I／O端口應(yīng)用

圖5是CH361的應(yīng)用接口電路。利用讀選通／使能IOPRD和寫選通／使能IOPWR可控制74LS139的譯碼使能，然后由74LS139對地址進(jìn)行譯碼即可輸出2路讀控制和2路寫控制，再經(jīng)74LS245輸入緩沖和74LS374鎖存輸出，即可獲得2組每組8位緩沖輸入和2組每組8位鎖存輸出。如將CH361的I／O基址設(shè)定為5A00H，則讀取5A00H端口就是讀取第一組緩沖輸入，寫入5A01H端口就是寫入第二組鎖存輸出。如果CH361沒有連接擴(kuò)展ROM或者存儲器，則空閑的地址線A14～A8以及A15便可直接作為輸出控制線。A15～A0地址設(shè)定寄存器在系統(tǒng)復(fù)位后為低電平，并且只能以字為單位進(jìn)行讀寫。如要設(shè)定A13為高電平A9為低電平其它位保持不變，則首先必須讀取該寄存器，然后將讀出數(shù)據(jù)中的位13置1、位9置0，最后再寫回該寄存器。圖5是一個(gè)簡單示例，CH361的輸入輸出信號與TTL／CMOS兼容，因而可以連接ADC／DAC／MCU等芯片，由于其輸出引腳的驅(qū)動電流大于10mA，因而可以在串接限流電阻后驅(qū)動LED。此外，CH361還提供了8根地址線A7～A0以可用于I／O地址譯碼，但由于偏移地址0FFH至0F0H范圍為專用功能寄存器的地址，所以I／O地址譯碼只對偏移地址0EFH至00H范圍有效，且長度不應(yīng)超過240字節(jié)。一般情況下，如果使用的I／O端口長度不超過128字節(jié)，則可使用A7作為外部電路的片選線。而當(dāng)偏移地址為7FH至00H范圍時(shí)，A7就可以輸出低電平有效的片選信號，如果偏移地址超過80H，A7將輸出高電平，此時(shí)，I／O端口的片選信號無效。