PCI接口控制器設計中有限狀態機的分析

梁維

（西安歐亞學院 信息工程學院，陜西 西安 710065）

根據PCI的總線操作類型和總線操作時序關系，我們在設計中抽象出了一種簡單更易于實現的有限狀態機，如圖所示：

假定在狀態機的設計中從進入一個狀態到信號產生，可供狀態機使用是沒有延遲的，除了RST#信號，所有PCI 信號均在CLK 時鐘的上升沿采樣。

空閑狀態，初始狀態。在空閑狀態下，當從設備在時鐘CLK的上升沿采樣到FRAME#信號有效時，將會在下一個時鐘周期轉換到地址及過渡狀態。PCI 從設備如果檢測到IRDY#信號有效，說明PCI 主設備要繼續進行數據寫交易，PCI 從設備在下一個時鐘周期將狀態轉換為數據傳輸狀態。當PCI 從設備判斷PCI 主設備發起的交易沒有命中自己的時候，將會在下一個時鐘周期進入總線忙狀態。當PCI 主設備發起寫交易時，PCI 從設備將會在下一個時鐘周期進入停止狀態。在數據傳輸狀態的過程中，PCI 主設備繼續要求傳送數據時，保持FRAME#線有效，此時PCI 從設備在時鐘的上升沿采樣到這個FRAME#信號，從而在下一個時鐘周期繼續保持數據處于傳輸狀態。在數據傳輸狀態的過程中，當PCI 從設備在時鐘的上升沿采樣到FRAME#信號無效且IRDY#信號有效，說明數據傳送已經進入最后一個數據期。如果PCI 從設備在這個時鐘周期能夠完成數據傳送，PCI 從設備在完成最后的數據傳送后，將在下一個時鐘周期進入停止狀態。

當PCI 從設備處于忙狀態時，說明此時PCI 總線被其它設備占用。此時PCI 從設備檢測FRAME#信號，如果FRAME#信號有效，從設備將繼續保持此忙狀態。

處于忙狀態的PCI 從設備檢測到FRAME#信號變為無效時，說明其它PCI 設備的交易已經進入最后數據期，PCI 從設備將在下一個時鐘周期進入停止狀態。

在停止狀態的時候，PCI 主設備撤消FRAME#和IRDY#信號，而PCI 從設備將保持TRDY#和DEVESEL#信號高電平一個時鐘周期，然后在下一個時鐘周期轉入空閑狀態。

當從設備被選中而沒有進行數據傳輸的時候，地址及過渡狀態將在下一個時鐘周期內保持此狀態。

當在地址及過渡態時，ready 信號無效，則進入重試態。

如果FRAME 信號有效，控制器就置DEVSEL 和STOP 信號有效，TRDY 無效，保持重試狀態。

在重試狀態，如果FRAME 信號無效，則控制器轉入停止狀態，使DEVSEL、TRDY 和STOP 信號失效。

[1]李貴山.陳金鵬.PCI 局部總線及其應用.西安電子科技大學出版社.2003.

[2]劉瑰，朱鴻宇.通用DDR SDRAM 控制器的設計.微型機與應用.2004.

[3]孟慶輝基于FPGA的PCI 接口設計.哈爾濱工業大學.碩士學士論文.2006.