MCCS5933在PCI總線接口中的數據傳輸應用

金雙明

摘要：對PCI總線接口芯片AMCCS5933的工作原理進行了介紹，并針對該芯片的功能特點，就其三種總線數據傳送的應用方式分別加以了詳細說明。

中圖分類號：TP334文獻標志碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-01

隨著計算機信息技術的不斷發展，數據傳輸通信作為其核心環節也變的越來越重要，PCI局部總線作為新一代的總線系統獲得了越來越廣泛的應用。PCI局部總線是一種高性能的32/64位地址數據復用總線，它使用33MHz時鐘并支持猝發傳輸，32位數據傳輸可實現132MB/s的最大傳送速率，64位數據傳輸時速率加倍。PCI總線雖然性能出眾，但是由于其協議的復雜性，接口電路的直接開發往往比較困難，為了解決這種矛盾，在PCI總線的開發中常常使用總線控制器專用芯片來縮短開發周期。現有的PCI總線接口芯片主要有AMCC公司的AMCCS59XX系列產品和PLXTEGH公司的PLLLX系列產品。本文將就AMCC公司的AMCCS5933芯片的原理及其數據傳輸的三種方式加以介紹。

1 AMCCS5933的工作原理

AMCCS5933是一款功能強大、使用方便的PCI協議控制芯片。該芯片符合PCI局部總線規范2.1版，可以作為PCI總線目標設備(S1ave)，實現基本的傳送，也可以作為PCI總線主控設備(Master)，訪問其他PCI總線設備。它支持8／16／32位數據，并且支持同步／異步外加總線操作等，其結構原理圖如圖1所示。

由圖1可知，S5933起到一個橋路的作用，即它是PCI總線和本地總線之間的一個橋路。S5933提供3個物理總線接口，即PCI總線接口、外加總線接口和可選的nvMemory(non-volatile Memory)接口。數據傳送可以在PCI總線和外加總線之間進行，也可以在PCI總線與nvMemory之間進行。通過驅動程序對總線控制寄存器設置，可以完成PCI總線和外加總線之間的數據傳送。S5933提供了郵箱（MAILBOX）寄存器、Pass-Thru通道和FIFO三種數據傳輸方式。

2 郵箱（MAILBOX）寄存器數據傳送方式

AMCCS5933內部有8個MAILBOX，4個為輸出MAILBOX，4個為輸入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，這些信箱可以當作用戶命令、狀態或者命令參數寄存器使用，其用途可以由用戶自己定義。郵箱寄存器結構框圖如圖2所示。

郵箱寄存器為兩總線間的數據傳送提供了一條方便的路徑，通過詢問一個對PCI和外部總線都可以訪問的狀態寄存器，決定每個郵箱的字節級的空/滿指示。字節級的空/滿指示大大增加了8位/16位/ 32位系統接口的靈活性，也就是說，傳遞該外加總線的一個單字節的8位數據，并不需要32位數據的組裝和分解。

主機對MAILBOX的訪問是通過I／O讀寫來完成，本地邏輯對MAILBOX的訪問則通過本地控制寄存器的方式來完成。S5933內的操作寄存器通過不同位的配置選中一個郵箱和一個郵箱字節，當郵箱滿或被查詢時郵箱字節產生中斷。郵箱中斷控制寄存器用于產生中斷允許信號并決定是否在PCI或外加總線上產生中斷。外部總線的輸入郵箱將外加總線的數據直接鎖入郵箱寄存器，并且在允許的情況下產生一個PCI總線中斷。郵箱寄存器中的數據也可以用相同的方法讀出。

3 Pass-Thru數據傳送方式

Pass-Thru通道為PCI總線提供一種寄存的訪問端口，通過握手協議訪問外加總線，它允許PCI傳送和外加接口操作同時進行。Pass-Thru操作與外加總線一同實時執行PCI總線周期。這允許PCI總線直接讀寫外加總線資源。S5933允許設計者聲明四個獨立的Pass-Thru區域，每個區域都可以定義為8位、16位或32位，映射入主存儲器或I/O空間，最大可達512Mbytes。Pass-Thru的結構圖如圖3所示。

Pass-Thru數據通道使用獨立外加總線以反映PCI總線的讀寫請求，外加邏輯對這些信號編碼以決定是否必須滿足讀S5933的讀寫請求。編碼信息包括PCI請求的發生、包含的字節通道、特定的Pass-Thru被訪問區域，以及是否該請求為突發傳輸或單周期訪問。所有的被請求的Pass-Thru地址和數據信息由外加總線操作寄存器進行傳遞。

4 FIFO PCI總線控制的數據傳送方式

在S5933內部有兩個獨立的、深度為32×8的FIFO數據通道。一個是用于PCI總線到外加數據總線的數據傳送，另一個是用于外加總線到PCI總線的數據傳送。兩個FIFO都可以支持PCI主控及突發傳輸。每一個FIFO有一個地址指針和傳送計數器，用來實現PCI數據傳送。總線控制的結構如圖4所示。

FIFO PCI總線主設備數據傳輸是通過兩個雙字節的FIFO中的一個進行的。在一次數據傳輸中，哪個FIFO被選中，僅決定于數據流動的方向，并且對用戶來說是透明的。S5933內部的編碼邏輯會選擇FIFO，由它來負責傳輸數據到另外的總線。FIFO傳輸數據的路徑是由S5933內的操作配置寄存器決定的。

通過使用可編程字節，特權外加總線寬度，初始化總線控制，FIFO可以被PCI或外加總線配置。可編程字節允許FIFO以8位、16位或32位的寬度運行。主CPU或外加邏輯可以配置S5933，從而使獨立的地址寄存器和數據寄存器工作，它們將會載入PCI存儲器地址指針和讀寫的字節數目。數據可以在兩總線間傳輸，并且對PCI主處理器是透明的。

FIFO配置位可以決定進出數據位16位、32位或64位的Endian轉換，Endian轉換允許外加的處理器和主設備以本身的Endian格式傳輸數據。另外一些配置位決定外加總線是8位、16位還是32位。16位總線配置內部控制了對FIFO數據先DWORD的高16位，后DWORD的低16位的交替訪問。當接近的字節被訪問時，FIFO指針就會更新,保證數據的有效傳遞。

5 結語

AMCCS5933是一種功能強大的PCI總線接口控制芯片，它所提供的三種數據傳送方式可以在多種場合下加以總線的應用，通過簡單的編程、配置，可以方便地完成PCI總線的擴展開發，簡化開發過程并能提高可靠性，具有一定的開發應用價值。

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