PCI总线接口芯片应用

1、作者:日期:PCI9054 总线接口芯片应用一、引 言PCI(Peripheral ComponentInterconnect )总线，即外围部件 互连总线，是一种先进的高性能 3264 位地址数据复用局部总线。 可同时支持多组外围设备， 并且不受制于处理器， 为中央处理器与高 速外围设备提供一座沟通的桥梁， PCI 总线与处理器和时钟频率无关， 可以提供高达132Ms的数据传送速率，是当今PC领域中最流行的 总线。 PCI 总线具有严格的总线规范，这就保证了它具有良好的兼容 性，符合 PCI 总线规范的扩展卡可以插入任何 PCI 系统可靠地工作。 但由于PCI总线协议的复杂性，其接口的实现比

2、VESA ISA和MCA等 总线要困难得多。目前，实现 PCI 接口设备大多采用专用器件，一般有两种方法： 一种方法是采用可编程逻辑芯片 ,它的最大好处是比较灵活，用户可 以根据自己的需要开发出适合于特定功能的芯片 , 而不必实现 PCI 的 全部功能。可以利用的器件也比较多， 现在有许多生产可编程逻辑器 件的厂商，如Xilinx 的LogiCore和Altera的AMPP都提供经过严格 测试的 PCI 接口功能模块， 用户只要进行组合设计即可。 但这种方法 难度较大，设计周期较长 .另一种常用的方法是使用专用总线接口器 件，通过专用芯片可以实现完整的 PCI主控模块和目标模块的功能， 将复杂

3、的PCI总线接口转换为相对简单的用户接口，用户只要设计转 换后的总线接口即可 .采用专用接口器件虽然不够灵活，但由于其对PCI协议良好的支持及其接口的友善性 ,再加上具有较低的成本和通用性 , 能够有效降 低接口设计的难度，大大地缩短开发时间。现有的 PCI接口芯片主要 有AMC公司的AMCCS59)系列和PLX公司的PCI90xx系列。在PLX 系列产品中，PCI 9054是一款常用的PCI总线接口芯片，本文将对PCI9054总线接口芯片的功能、结构、特点及其在 PCI板卡设计中的 应用进行介绍。二、PCI9054 简介PCI 9054是美国PLX公司继PCI 9052之后推出的又一低成本

4、PCI 总线接口芯片，低功耗， PQFP 172pins 封装，它采用了先进的 PL X 数据管道结构技术 ,可以使局部总线快速转换到 PCI 总线上 .PCI 90 54是一 32位/33MHz的通用PCI总线控制器专用芯片，支持主模式、 从模式、 DMA 传输方式，因其强大的功能可应用于适配卡和嵌入式 系统中。PCI 9054的主要特性如下： 符合 PCI V2.1， V2.2 规范 ,包含 PCI 电源管理特性。* 支持 VPD( Vital Product Data)的 PCI 扩展。* 支持 PCI 双地址周期，地址空间高达 4GB. 具备 I2O 准备报文单元，完全兼容 I2O V

5、1.5 规范. 提供了两个独立的可编程 DMA 控制器，每个通道均支持块和 Scatter/Gather的DMA方式，DMA通道0支持请求DMA方式。* 在 PCI 启动模式， PCI 9054可插入类型 1和类型 2的配置周期。*在PCI和Local Bus的数据传送速率高达 132MB/S。* 支持本地总线(Local Bus)直接接口 Motorola MPC850 或 MPC860 系列，In tel i960系列，IBM PPC401系列及其它类似总线协议设备。兴本地总线速率高达50MHz ;支持复用/非复用的32位地址/数据; 本地总线可为三种模式：M模式、C模式和J模式，可利用模

6、式选择 引脚加以选择。兴 具有可选的串行EEPROM接口。兴本地总线时钟由外部提供，该时钟可和PCI时钟异步。兴 具有8个32位 Mailbox寄存器和2个32位Doorbell寄存器。个人收集整理，勿做商业用途本文为互联网收集，请勿用作商业用途PCI9054的内部结构组成PCI 9054内部有6种可编程的FIFO，以实现零等待突发传输及本地总线和PCI总线之间的异步操作。PCI9054的内部结构如图所示。叱1总比机怎址PCI上押慎输.1理挟主逮备巧运廿时阖 D曲喘存搭存烈I E-PKOM肺邮耳悴主 拧制传 局册r押 DMA MS),R) fh-GDMADMA 处故一儀申PC1H杯传箱PCI

7、门聲I bMAHPCJMrl? 亘撮駅哦备埠E5 PC 19054内部结构框图门(总线竜度 肛號bk;字节 姑齐数推. I也 址英2见心L 共)三、PCI 9054功能简介* PCI9054 的 EEPROMPCI9054提供了一个串行 EEPROM配置接口，容量2K字节。在 配置存储器中存放了厂家标示、设备标示以及本地总线的基地址空 间、 I/O 空间、中断控制信号等信息 .当初始化时，系统自动将串行 EEPROM 中的配置参数装入 PCI 配置寄存器，并根据本地总线对内 存、 I/O 端口和中断的需求统一划分，自动配置。* PCI9054的总线操作PCI9054的总线操作包括PCI总线操作

8、和本地总线操作对于PCI 总线操作，它完全遵守 2。 2 版本 PCI 规范 .下面主要讨论一下本地总 线操作。PCI9054本地总线支持非多路复用32位地址/数据总线，多路 复用 32 位和 8 位， 16 位或 32 位本地总线设备从属访问，运行速率 高达50MHz，可以获得200MB/S的本地总线突发传输速率。PCI9054有3种工作方式，分别为C、M和J模式。M模式主要是针 对Motorola公司高性能MPC850/860的应用而设计的，主要应用在电 信领域，J模式的接口设计相对比较麻烦，比较常用的是 C模式。C模式下PCI9054分为PCI Initiator操作和PCI Targe

9、t操作.在PICInitiator 操作过程中 ,本地处理器或本地总线主控设备能够直接通过PCI9054访问PCI总线，发起Local-toPCI的数据传输。而在 PCITarget操作过程中，PCI总线主控设备可以以可编程的等待状态、总 线宽度和突发传输功能访问 PCI9054的三个本地空间（空间0,空间1 和扩充 ROM 空间 ).* PCI9054 的 DMA 突发模式PCI9054 集成了两个互相独立的 DMA 通道，每个通道都支持Block DMA 和 Scatter/Gather DMA，通道 0 还支持 Dema nd DMA 传 输方式。Block DMA要求PCI主机或Loc

10、al主机提供PCI和Local的 起始地址、传输字节数、传输方向。主机设定 DMA 开始位启动数据 传输，一旦传输完成，PCI9054设定DMA"传输结束位”结束DMA ,如 果中断允许位被使能，在传输结束时PCI9054将向主机申请中断。在DMA传输中，PCI9054既是PCI总线的主控器又是Local总线的主 控器。 Scatter/Gather DMA 要求主机在 PCI 空间或 Local 空间设定 Descriptor 模块，模块包括 PCI 和 Local 的起始地址、传输字节数、 传输方向和下一个 Descriptor 模块的地址 .PCI9054 载入第一个 Desc

11、riptor 模块并发起传输，连续加载下一个模块，直到它侦测到 ” 链结束位 "有效， PCI 9054设置”传输结束位 ",或者申请 PCI 或 Local 中断。这种模式下,PCI9054也可以在每个模块加载时有效中断信号结 束DMA传输。若Descriptor模块在本地存储空间，可以编程使DMA 控制器在每次 DMA 传输结束后清除传输字节数。四、PCI 9054的设计与应用PCI9054作为一种通用的PCI接口芯片，以其显著的功能和特性， 得到了广泛的应用， 下面就其在高速数据加密系统中的应用进行简单 介绍 。 本文为互联网收集，请勿用作商业用途文档为个人收集整理

12、, 来源于网络作为网络安全问题一种较好的解决方案， 数据加密卡通常需要具备下列功能 :使用密码算法对数据进行加密解密；存放密钥、证书及其他必需的数据，主密钥和重要的密钥应受 到保护，而且这种保护应该比通常的软件能达到的强度更高；与主机、外围设备和系统软件有良好接口，方便用户开发相应 的高层软件 .上述要求决定了PC加密卡的设计目标以及基本结构°PC加密 卡主要由主CPU、计算机总线接口、板上RAM/ROM、随机数 生成模块和外部设备接口等组成。本文所介绍的PC加密卡以TMS 3 2 0 V C 33为其主CPU,采用PCI接口芯片实现高速加密卡的 设计方案。本PC加密卡所实现的主要功

13、能有：数据加密解密功能：这是PC加密卡所具有的最基本的功能。 内置的密码算法采用硬件实现方案：对称算法采用专用的加密芯片， 加密速度达每秒640Mbps;RSA算法采用DSP处理器TMS320VC3加专 用大数运算部件SSX04的实现方案.上述两个算法模块直接与 CPU的 总线连接 , 实现快速数据交换。数字签名与认证功能：数字签名在当前的商业和金融业中已经 有了广泛的应用 ,为满足多方面的要求，在卡中实现了签名和认证功 能，主要利用RSA算法模块来实现。密钥管理功能：为维护PC加密卡的正常运行，密钥的产生、保 存、分配与管理功能是必不可少的 .由于私钥等重要密钥在卡中保存 , 这一功能由加密

14、卡的配套软件与加密卡本身协同实现 .卡上内置的软 件设计为可自动生成RSA的一对密钥，外界软件和系统只能得到其 中的公钥，而无法得到私钥的任何信息，保证密钥的安全。上述功能的实现依赖于加密卡各模块间的协调工作，其中PCI 接口芯片、串行EEPROM与可编程逻辑芯片构成与主机的接口模 块，使主机与DSP之间可以透明的交换指令和数据另外,PCI接口模块提供了 PCI配置功能，支持Windows/LINUX平台的即插即用，最大程度的方便用户的安装与使用。PC加密卡的另一关键问题是驱动程序的开发。 设备驱动程序提 供连接到 PCI 板卡的软件接口 ,其关键是如何完成硬件操作 ,基本功能 是完成设备的初

15、始化、 对端口的读写操作、 中断的设置和响应及中断 的调用、以及对内存的直接读写 .本系统由于主要应用于 LINUX 平台，所以在 LINUX 系统下编 写了设备驱动程序，针对PLX9054的接口芯片特别编写了相关 API函 数,这些函数能够方便地实现中断处理、 DMA 传输、 I/O 操作、内存 映射以及即插即用等功能 .五、结论PCI 9054 以其强大的功能和简单的用户接口，为 PCI 总线接口 的开发提供了一种简洁的方法，降低了开发难度，缩短了开发周期， 并且使成本有了大幅度的降低。 设计者只需设计出本地总线接口控制 电路，即可实现与 PCI 总线的高速数据传输。 本文描述了一种低成本、 高性能的数据加解密硬件解决方案-PC加密卡。该卡采用性能价格 比较高的DSP芯片实现加密算