单片机总线接口芯片及其ISA模式应用

1、    单片机总线接口芯片及其ISA模式应用    单片机总线接口芯片及其ISA模式应用    类别：存储器                      &nbsp1引言    &nbspPCI（Peripheral Comp

2、onent Interconnect）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。PCI总线与处理器和时钟频率无关，可以提供高达132MBs的数据传送速率；它具有严格的规范，只要符合PCI规范的扩展卡插入任何PCI系统就能可靠地工作。但由于PCI总线协议的复杂性，其接口的实现比VESA、ISA和MCA等总线要困难得多。    &nbsp目前，开发PCI接口设备有两种方法：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。现在有许多生产可编程逻辑

3、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。另一种常用的方法是使用专用接口器件，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。    &nbsp专用接口芯片具有较低的成本和通用性，能够有效降低接口设计的难度，缩短开发时间。现有的PCI接口芯片主要有AMCC公司的AMCCS59xx系列和PLX公司的PCI90xx系列。在PLX系列产品中，PCI9052是一款常用的PCI总线目标

4、接口芯片，该芯片最大的特色是带有一个ISA接口，通过它可以实现ISA总线到PCI总线的无缝连接，这为目前仍存在的ISA插件移植到PCI提供了极大的方便。    &nbsp利用PCI9052的ISA模式进行PCI的开发可以简化设备开发过程，但难度还是较大。设计者不仅要理解掌握手册中的要点，还要学习硬件设计和软件设计的方法和过程。为了让大家能够系统地了解利用PCI9052的ISA模式进行PCI板卡开发的过程和方法，本文从硬件设计、配置寄存器的编写、板卡调试和驱动程序的编写等方面介绍了PCI9052的开发过程。   &nbs

5、p2PCI9052的ISA接口模式    &nbsp21基本特点    &nbspPCI9052是PLX公司继PCI9050之后推出的低成本PCI总线接口芯片，它符合PCI21规范，可作为PCI总线目标设备实现基本的传送要求；它有5个局部地址空间和4个局部设备片选信号，局部总线与PCI总线时钟相互独立运行。通过配置EEPROM的内容可以将PCI9052设定为ISA接口模式，通过8位或16位内存或IO映射可直接使PCI总线与ISA总线相连，从而将ISA总线快速地转换到PCI总线上。    &

6、amp;nbsp在我们的数控测井系统中，原来的通信控制模块是基于ISA总线的插件，端口地址为0X1000X10F，总线宽度是16位，可以实现输入输出，有中断功能。现在，我们利用PCI9052芯片的ISA模式对原来的板卡进行升级改造，使原来的板卡在做少量改动的情况下可以插在PCI总线插槽中正常工作。    &nbsp22引脚介绍及连接    &nbsp在不同的模式下，PCI9052的部分引脚有不同的定义和功能。工作在ISA模式下，其主要引脚如图1所示。      

7、0; &nbspPCI9052硬件连接正确与否直接关系到芯片能否正常工作，某些引脚处理不当往往会引起芯片工作不正常或死机。在图1中，9052左上方的信号和PCI信号相连，左下方信号和串行EEPROM相连，右边的信号和局部总线信号相连，也就是和ISA总线信号相连。    &nbspPCI端主要信号完全符合PCI规范要求，直接和PCI总线上对应的引脚相连即可。 ISA端连接如下：在我们的板卡中由于只涉及到IO，且为16位宽的数据，因此，MEMWR、MEMRD、SBHE和BALE信号可以不用。    &nb

8、spLAD15：0是16位的数据总线。LA23：2和ISAA1：0共同组成ISA的地址总线，对于8位的数据总线，ISAA1：0相当于LA1：0，它们一起进行地址译码。而对于16位的数据线，每次读写两个字节，这时ISAA0不用，ISAA1和LA23：2一起进行地址译码。需要注意的是，并不是所有的地址线都要进行地址译码，这里要根据板卡上实际IO口空间的大小选择译码地址线的数目。对于我们的板卡，LA3：2和ISAA1地址译码是必需的（ISAA1为低位），当然，所有的地址线都参加地址译码也是可以的。    &nbspIOWR和IOWD是局部端口读写信号。LCLK是

9、ISA端时钟信号，按芯片要求外接8MHz的时钟。LRESET是9052芯片上电时PCI端复位后所发出的对ISA端进行复位的信号。在ISA模式下，该信号输出高有效。    &nbspLINTi1和LINTi2是局部总线中断输入信号，这里，我们只用到LINTi1信号，由于9052内部没有对这两个信号进行上拉或下拉处理，因此，在外部将LINTi2上拉或下拉到一个确定的状态。        &nbspNOWS是无等待标志信号，此引脚上拉或接地可以减少等待的时钟数。LRDY是局部准备就绪信

10、号，如果局部芯片没有提供该信号，一般对它进行下拉或接地处理。CHRDY是局部通道准备好信号，一般要进行上拉处理。LHOLD是局部总线请求信号，应该进行下拉或接地处理。MODE是模式选择信号，由于我们使用的是ISA非复用模式，因此该引脚接地。         &nbsp在设计电路板时，要严格遵循PCI规范。电源和地线要尽可能宽且电源滤波要良好，在芯片的每个电源引脚最好接01F的滤波电容。由于PCI时钟信号的一半要靠反射波来提升，因此，时钟信号CLK走线长度近似为2500 mil。prstn1和prstn2两者必须有一个

11、接地，主板就是靠这两个信号来判断这个插槽上是否有卡的。用作上拉或下拉的电阻一般取值22 k欧姆即可。一般来说，PCI板卡推荐做4层板，其实只要布线合理做两层板也是可以的。         &nbsp串行EEPROM端信号有以下几种：时钟信号（EECK）、读数据信号（EEDO）、写数据信号（EEDI）和片选信号（EESC），分别和EEPROM相应管脚相连即可。         &nbsp23串行EEPROM的配置   &#

12、160;     &nbsp与ISA总线相比，PCI总线支持三个物理空间：存储器地址空间、IO地址空间和配置空间。配置空间是PCI所特有的一个空间，所有的PCI设备必须提供配置空间。串行EEPROM存储了PCI9052重要的配置信息，如设备号DID、制造商号VID、子设备号SDID、子制造商号SVID、中断号、设备类型号、局部空间基地址、局部空间描述符、片选响应以及局部响应控制CNTRL等信号。EEPROM的内容非常重要，它直接关系到整个板卡能否正常工作，在设计时要非常注意。       

13、0; &nbsp系统加电时，通过PCI的RST复位以后，PCI9052首先检测EEPROM是否存在。如果检测到EEPROM首字不是FFFFH，PCI9052将依次读取EEPROM的内容来初始化内部寄存器。PCIBIOS根据配置寄存器的内容进行系统资源分配，这样，整个PCI设备的资源才不会发生冲突，从而实现了PCI总线的即插即用的特性。         &nbspPCI9052的内部寄存器为总线接口的设计与实现提供了最大的灵活性，这些寄存器可以分为两类：PCI配置寄存器和局部配置寄存器。PCI配置寄存

14、器有6个基地址寄存器，这些基地址是在系统中的物理地址。其中，基地址0和基地址1分别是以内存方式和IO方式访问局部配置寄存器的基地址，基地址2和基地址3分别映射到局部基地址0和局部基地址1。局部总线配置寄存器用于设定局部总线的工作方式，如基地址和地址范围等。实际上，9052在PCI和ISA总线之间起到一个翻译作用，要访问ISA端地址只需对PCI端基地址进行操作就可以了。对于我们的设计，EEPROM的值及装入顺序如表1所示。                 &

15、#160;&nbsp表1中，DID和VID是PLX公司的标志，一般不能更改。操作系统就是通过DID、VID、SDID、SVID及设备类型码来识别不同厂家的设备的。         &nbsp在ISA模式下，局部空间1必须映射为IO空间，局部空间0必须映射为内存空间。另外要注意：在ISA模式下虽然不存在片选信号，但我们必须设置它，使它的值和局部空间1的基地址和范围相匹配，否则，局部地址空间无法响应PCI的控制指令。同样，如果用到局部地址空间0，也要设置它的值。     

16、   &nbsp对于PCI9052芯片，它的配置寄存器的内容是在芯片复位时通过串行EEPROM加载的。在ISA模式下，串行EEPROM一定不能省略，我们一般使用松下公司的NM93CS46或与之兼容的存储器。配置寄存器的内容编写完以后，可以用编程器写入EEPROM中。另外，也可以通过主机在线烧写，但由于各种原因，成功率很低。        &nbsp3板卡调试         &nbsp板卡做好以后，就可

17、以插入主机板的PCI插槽中进行调试。在调试的过程中，为了跟踪信号的变化通常要用到数字示波器，另外，还需要一个软件调试工具。PLX公司提供了一个905X的专用调试软件PLXmon，我们可以从它的网站免费下载。PLXmon包括以下功能：PCI总线的探测与选择；配置寄存器的检查和修改；内存空间的显示、修改和填充；EEPROM内容的读写等。利用这个工具，我们可以很清楚地看到EEPROM的内容以及PCI配置寄存器和局部端配置寄存器的内容，另外，用户还可以进行内存和IO端口的读写。         &nbsp此外，我们也可以用W

18、inDriver或SoftICE软件进行板卡调试，但总的来说，使用起来都不如PLXmon方便。有了开发工具，设计者就可以根据板卡的具体要求进行调试了。        &nbsp4驱动程序的编写         &nbsp板卡调试成功以后就可以编写驱动程序了。目前，编写驱动程序最常用的工具是VtoolsD和WinDriver，它们都是专门的驱动开发工具。尤其是WinDriver，开发人员不需要掌握WINDOWS驱动编程的知识，利用它的向导工具，能很快地开发出高质量的驱动程序。