CN1560752A - 一种pci接口ad总线再复用的方法 - Google Patents

Abstract

一种PCI接口AD总线再复用的方法，在外设和主机主板的PCI总线之间设有PCI接口芯片，其特征是PCI总线的数据线和地址线直接与外设联接，而接口芯片的片选端和读、写控制端直接与外设的相应控制端口联接，在现有PCI总线操作时序基础上，利用其总线读操作周期存在的总线换向和可插入等待周期，使得外设可以利用PCI AD总线来完成读写操作。本发明可节省下最多32根信号线，减少了芯片面积，利用本发明设计的PCI接口芯片，较市场现有产品而言，节约了芯片成本并减少了面积，从而大大提高了产品的性价比。

Description

一种PCI接口AD总线再复用的方法

一、技术领域：

本发明涉及电子信息技术和集成电路设计技术，是一种PCI接口AD总线再复用的方法及PCI总线接口芯片的设置方法，涉及地址/数据管脚再复用的方法。

二、背景技术

PCI(Peripheral Component Interconnect)总线是目前主板上最常见的总线，在1992年由PCI SIG(Peripheral Component Interconnect Special Interest Group)发布。在结构上，PCI总线采用数据-地址总线合一(AD总线)的复用结构、32/64位可选总线带宽、具有多处理器功能却又独立于处理器，以及与其他类型总线联合工作的结构扩展功能；在电气指标上，PCI总线采用33/66MHz可选主频、5.0/3.3V可选电压；在通讯协议上，PCI总线采用突发数据传输(Burst)为缺省模式。具有这么多高端性能的总线无疑在众多总线中占有压倒的优势，成为PC机局部总线的首选。

目前国内的PCI总线接口一般采用两种形式实现：一是国外的PCI专用芯片，如PLX公司9050、INTEL公司的21554等，但是这些专用芯片价格昂贵、功能繁杂、不能灵活配置、不利于系统的升级优化，难于应用；二是采用FPGA厂商推出的基于可编程逻辑器件结构与工艺的PCI IP模块，具有良好的灵活性，但是成本也同样很高。

发明内容

本发明的目的是：提出PCI接口AD总线再复用的方法及PCI总线接口芯片的设置方法，低成本的将各种外设的以PCI卡的形式整合于PC内，以满足各种不同应用。

本发明的目的是这样实现的：一种PCI接口AD总线再复用的方法，在外设和主板的PCI总线之间设有PCI接口芯片，其特征是PCI总线的数据线和地址线直接与外设联接，而接口芯片的片选端和读、写控制端直接与外设的相应控制端口联接，在现有PCI总线操作时序基础上，利用其总线读操作周期存在的总线换向和可插入等待周期，使得外设可以利用PCI AD总线来完成读写操作。

所述PCI接口芯片的设置，包括与主板PCI总线的连接管脚、控制、地址和数据寄存器和逻辑电路构成，无需设置连接外设地址线和数据线的管脚。

各PCI卡的制造者均可以使用本发明方法来重新设计他们的PCI接口电路，从而节省下最多32根信号线，减少了芯片面积，降低芯片成本，节约了芯片成本并减少了面积，从而大大提高了产品的性价比。

PCI接口AD总线再复用的方法在现有PCI总线操作时序基础上，利用其总线读操作周期存在的总线换向和可插入等待周期的特点，使得外设可以利用PCIAD总线来完成读写操作，从而使芯片节约了32根管脚资源。采用本发明设计芯片，与传统PCI接口芯片相比，节约了管脚，将从两个层面节约了产品成本：管脚数量少，节省芯片的封装成本；管脚少了，芯片的面积就相应减小，则在相同工艺条件下，节约了流片成本。从本发明设计成功的产品AD32PCI01看，成本较原产品至少节约了20％。

本发明的特点如下：

本发明的创造性在于充分利用了PCI总线的现有特性，并发掘出了其更深层次的应用，建立的总线复用模型已经成功地应用到实际芯片设计中，并得到了产业验证。

各种PC之周边设备如SCSI卡、网卡、工业控制I/O卡、DSP卡、图形图像卡、ADSL通信类卡、MPEG卡、游戏卡、VGA卡、1394标准卡、USB1.1/2.0标准协议多口卡、RS-232/485/422通信卡、其它各种多媒体卡等均主要以PCI卡的形式整合于PC内，以满足各种不同应用。各PCI卡的制造者均可以使用我们的模型来重新设计他们的PCI接口电路，从而节省下最多32根信号线，减少了芯片面积，利用本发明设计的PCI接口芯片，较市场现有产品而言，节约了芯片成本并减少了面积，从而大大提高了产品的性价比。

四、附图说明

图1本发明采用PCI AD总线再复用方法的芯片AD32PCI01的原理和应用示意图

图2为本发明控制流设计流程示意图

图3为本发明本性管脚再复用前后的芯片面积比较

五、具体实施方式

(1)工作机制

下面将以采用本发明成功实现总线再复用的芯片AD32PCI01为例，详细描述本发明的工作原理。图1是芯片AD32PCI01的应用示意图。

如图1所示，由于AD32PCI01采用了本发明，因此其外设(典型的如FlashROM)可以复用PCI AD总线来完成数据的传输：其中外设(典型的如FlashROM)的地址线接AD的低24位(AD[23:0])接；外设FlashROM的的数据线接AD的高8位(AD[31:24])。CE、WE、OE是AD32PCI01与外设(典型的如FlashROM)的控制握手信号。

(2)技术方案

本发明包含两部分设计，一是数据流的设计，二是控制流的设计。

在数据流设计上，本发明设置了四个寄存器，即控制寄存器、地址寄存器、数据寄存器A和数据寄存器B。

控制寄存器：1位，0表示读操作，1表示写操作。

地址寄存器：24位，用于主机系统通过该PCI接口芯片最大可以寻址1M地址空间。

数据寄存器A：8位，当主机系统通过该PCI接口芯片向FlashROM进行写操作时，数据寄存器A存储来自主机系统的写数据；当主机系统通过该PCI接口芯片从FlashROM进行读操作时，数据寄存器A缓存来自外设的读数据。

数据寄存器B：8位，主机系统对该寄存器的读操作将启动PCI接口芯片对FlashROM的读写操作进程。

控制流设计是PCI AD总线再复用模型的关键，其基础是PCI读操作时序的总线换向与等待周期特性。图2给出了控制流设计的流程示意图。

当主机系统对外设(典型的如FlashROM)进行写操作时，首先需要设置控制寄存器为写操作，地址寄存器、数据寄存器A。在控制寄存器为写操作的情况下，主机系统对数据寄存器B的读操作将启动PCI接口芯片对FlashROM的写进程。当PCI接口芯片完成对FlashROM的写进程后，PCI接口芯片将返回写数据或既定的数据回主机系统。对FlashROM写操作，PCI总线返回写数据或既定数据是PCI AD总线再复用模型的又一技巧，这样的设计便于仿真过程中的自动化。

当主机系统对外设(典型的如FlashROM)进行读操作时，首先需要设置控制寄存器为读操作，以及地址寄存器。在控制寄存器为读操作的情况下，主机系统对数据寄存器B的读操作将启动PCI接口芯片对FlashROM的读进程。当PCI接口芯片完成对FlashROM的读进程后，PCI接口芯片将返回从FlashROM中的读数据至主机系统。

如果不采用总线再复用模型来设计芯片AD32PCI01，那么整个芯片共需要96根信号线：PCI接口至少需要47根信号线；1M存储器外设的信号线为35根，其他控制信号及外设信号线共6根；再加上8根(4组)电源和地。而采用PCIAD总线再复用模型的设计，AD32PCI01芯片将减少32根信号线，即整个芯片只需要64根信号线。

FlashROM只是外设的一种，而前述SCSI卡、网卡、工业控制I/O卡、DSP卡、图形图像卡、ADSL通信类卡、MPEG卡、游戏卡、VGA卡、1394标准卡、USB1.1/2.0标准协议多口卡、RS-232/485/422通信卡、其它各种多媒体卡等均可以利用本发明方法，采用图1的接口控制芯片，图1的接口控制芯片也可以用于并联控制多种外设。亦可以PCI卡的形式插于PC内。

图3中可见：

经计算，可以减少面积：

$M=\frac{26\×26-18\×18}{26\×26}\×100\%\≈52\%$

Claims (4)

1、一种PCI接口AD总线再复用的方法，在外设和主机主板的PCI总线之间设有PCI接口芯片，其特征是PCI总线的数据线和地址线直接与外设联接，而接口芯片的片选端和读、写控制端直接与外设的相应控制端口联接，在现有PCI总线操作时序基础上，利用其总线读操作周期存在的总线换向和可插入等待周期，使得外设可以利用PCIAD总线来完成读写操作。

2、由权利要求1所述的PCI接口AD总线再复用的方法，其特征是外设复用PCI AD总线来完成数据的传输：其中外设的地址线接AD的低24位(AD[23:0])接；外设的数据线接AD的高8位(AD[31:24])，CE、WE、OE是PPCI接口芯片与外设的控制握手信号。

3、由权利要求1所述的PCI接口AD总线再复用的方法，其特征是当主机通过PCI总线对外设进行写操作时，首先需要设置PCI接口芯片的控制寄存器为写操作，地址寄存器、数据寄存器A在控制寄存器为写操作的情况下，主机对数据寄存器B的读操作将启动PCI接口芯片对外设的写进程。当PCI接口芯片完成对外设的写进程后，PCI接口芯片将返回写数据或既定的数据回主机系统；

当主机系统对外设进行读操作时，首先需要设置控制寄存器为读操作，以及地址寄存器。在控制寄存器为读操作的情况下，主机系统对数据寄存器B的读操作将启动PCI接口芯片对外设的读进程。当PCI接口芯片完成对外设的读进程后，PCI接口芯片将返回从外设中的读数据至主机系统。

4、由权利要求1所述的PCI接口AD总线再复用的方法，其特征是对外设写操作时，PCI总线返回写数据或既定数据。

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