JP4257358B2 - バス制御方法および装置 - Google Patents

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Description

本発明はバスインタフェースに係り、特にCardBus(カードバス)規格に準拠したデバイス(以下、「CardBusデバイスという。)を複数個バスに接続するためのバス制御方法および装置に関する。
PCI(Peripheral Components Interconnection)は、パーソナルコンピュータ(PC)の外部拡張バスや各種電子機器内の内部バスとして幅広く利用されている。またラップトップPCなどではCardBusデバイス、典型的にはPCカード、が外部拡張バスとして多く用いられている。CardBusの仕様はPCIをベースに開発されたものであり、PCIとCardBusの信号は概ね同一の機能およびタイミングである。しかしながら、幾つかの信号定義の違いによって、PCIとCardBusとを直接接続することができず、PCI−CardBusブリッジを介して接続する必要がある。しかも、1つのPCI−CardBusブリッジには1つのCardBusデバイスしか接続することができない。そこで、先ず、CardBusがPCIのように1対複数の接続ができない理由を簡単に説明する。
図3(A)は従来のPCIバスの概略的ブロック図であり、図3(B)はPCI−CardBusブリッジを用いてCardBus_PCカードをPCIに接続した構成を示すブロック図である。図3(A)に示すように、PCIホスト制御部201がPCIバス202を制御し、PCIバス202に複数のPCIデバイス#1〜#3が接続されているものとする。
PCIホスト制御部201は、PCIデバイスを認識した時点で、コンフィギュレーションという動作を実行する。PCIは32ビットのアドレス信号によって4ギガ(G)バイトのアドレス空間を持っているが、コンフィギュレーションによって各デバイスを4Gバイトの空間のいずれかの領域に割り当てる。たとえば、PCIデバイス#1は0x10000000〜0x1000FFFF(0xは16進数を表す。)、PCIデバイス#2は0x10010000〜0x10010FFF、PCIデバイス#3は0x20000000から0x20007FFFというように割り当てをおこなう(これはあくまでも一例である)。
PCIデバイスが必要とするアドレス空間の容量はデバイス毎に異なるので、PCIでは、各PCIデバイスに必要な情報を記述したコンフィギュレーション・レジスタを設け、このコンフィギュレーション・レジスタの中に当該デバイスが必要とするアドレス空間の容量を記述している。PCIホスト制御部201は、コンフィギュレーション時に各デバイスのコンフィギュレーション・レジスタの値を読み出し、各デバイスが必要とするアドレス空間を、4Gバイトのアドレス空間の中の任意のアドレスに領域が重複しないように割り当てる。したがって、コンフィギュレーションにより、各PCIデバイスは自分宛のアクセスかどうかをPCI上のアドレスによって判別することができ、自分宛のアクセスにのみ応答をすることができる。こうして信号の衝突が回避される。
ところが、コンフィギュレーションを実行する時点では、各デバイスに個別のアドレス空間は割り当てられていない。すなわち、上述したようにコンフィギュレーションは各デバイスが持つコンフィギュレーション・レジスタにアクセスする必要があるが、各デバイスのコンフィギュレーション・レジスタは256バイトの空間が許容され、同一のアドレス空間にマッピングされている。したがって、このままでは、PCIホスト制御部201がPCIデバイス#1にアクセスする場合、PCIデバイス#2やPCIデバイス#3が応答してしまいシステム全体が正常に動作しなくなってしまう。
これを回避するために、図3(A)に示すように、コンフィギュレーション中だけ有効なIDSEL信号が定義されている。このIDSEL信号は、どのデバイスのコンフィギュレーション・レジスタに対してアクセスするのかを示すチップセレクトのような信号である。一般に、PCIバス上のアドレスA[31:11]のいずれかの信号をPCIデバイスのIDSEL端子に接続することで、アクセス対象の選択をおこなっている。このIDSEL信号の働きは、コンフィギュレーション時に複数のデバイスの中から特定のデバイスを選択することである。
したがって、IDSEL信号をハイアクティブとすれば、PCIデバイス#1のIDSEL信号をハイ、他のPCIデバイス#2および#3のIDSEL信号をローにすることで、PCIデバイス#1のコンフィギュレーション・レジスタだけにアクセスすることができる。このように、コンフィギュレーションにより各デバイスにアドレス空間が割り当てられていない場合でも、IDSEL信号を用いてPCIデバイス#1〜#3の各々に個別にアクセスすることが可能となる。
ところが、CardBus_PCカードの規格では、IDSEL信号が定義されていない。これは元々CardBus_PCカードが1対1の接続しか許容しない仕様のためである。すなわち、PCIとCardBus_PCカードとは、図3(B)に示すように、PCI−CardBusブリッジ301を介してCardBus_PCカード302がPCIホスト制御部201に1対1接続される構成となる。
このように、CardBus_PCカードにIDSEL信号が定義されていないことから、図3(A)に示すPCIバス202にCardBus_PCカード302を接続すると、コンフィギュレーション時に、CardBus_PCカードは、PCIデバイスへのアクセスと自己宛のアクセスとを判別することができない。
特開2003−316725号公報には、ブリッジを用いることなくPCカードをPCIデバイスとして使用する方法および回路が開示されている。この従来の方法によれば、CPUにより制御されるバス切換回線35が設けられる。CPUがPCカード規格に準拠した回路に対して指令を下した場合には、CPUはバス切換回線を導通させてC/BE指令バスをPCカードへ切り換え、それ以外の場合にはCPUはバス切換回線を遮断することで、バスの衝突を回避する。
特開2003−316725号公報(段落0015〜0016、図2)
しかしながら、上記従来の方法では、CPUがPCカードに対してアクセスする場合には、CPUがバス切換用の制御信号をバス切換回線へ出力する必要があり、CPUの負荷が増大するという問題を有している。
本発明の目的は、制御負荷を低減させると共に回路の複雑化を回避できるバス制御方法および装置を提供することにある。
本発明によれば、バス接続されたデバイスにCardBus(カードバス)準拠デバイスが含まれる場合、デバイスにアクセスするためのトランザクションの開始を示すトランザクション開始信号を用いて、CardBus準拠デバイス専用のトランザクション開始信号を生成する。より具体的な態様によれば、デバイスにアクセスするためのアドレスがCardBus準拠デバイスにアクセスするためのアドレスであるか否かを判定し、CardBus準拠デバイスにアクセスするためのアドレスである場合にトランザクション開始信号をCardBus準拠デバイス専用トランザクション開始信号として当該CardBus準拠デバイスへ出力する。
さらに、トランザクション開始信号はCardBus準拠デバイス以外のデバイスに共通に供給されるPCI(Peripheral Components Interconnection)上のFRAME信号であり、CardBus準拠デバイス以外のデバイスの各々はIDSEL信号により識別される。またデバイスにアクセスするためのアドレスはCONFIG_ADDRESSレジスタに格納される。
また、本発明によれば、CardBus準拠デバイス以外の任意のデバイスにアクセスする場合には当該デバイスに対するトランザクションの開始を示すトランザクション開始信号を生成し、CardBus準拠デバイスにアクセスする場合にはトランザクション開始信号を用いてCardBus準拠デバイス専用のトランザクション開始信号を生成する。
さらに、PCカードに対してアクセスする時のみ、PCIのFRAME信号からPCカード用FRAME信号を生成する手段を有する。たとえば、CONFIG_ADDRESSレジスタをモニタすることでアクセス先がPCカードであると判断すると、FRAME信号をPCカード用FRAME信号としてPCカードへ出力する。
本発明によれば、トランザクション開始信号を用いてCardBus準拠デバイス専用のトランザクション開始信号を生成することでCardBus準拠デバイスを個別にアクセスすることができるので、ホストCPUの制御が不要となり負荷の軽減に寄与する。
さらに、PCカードを接続する際にPCI-CardBusブリッジが不要になるため、コスト低減に寄与すると共に、ハードウェア設計時の部品配置の制約を減らすことができる。
1.システム構成
図1は本発明の一実施形態によるPCI制御システムを示すブロック図である。本実施形態によるPCI制御システムは、PCIホスト制御部10がPCIバスを介して複数のPCIデバイスおよびCardBus_PCカードに接続され、ホストCPU11の制御下でそれらに対する書き込み/読み出し動作が実行される。ここでは、説明を簡単にするために、2つのPCIデバイス#1および#2と1つのCardBus_PCカード#1がPCIバスに接続されているものとする。
PCIホスト制御部10はホストブリッジ101を通してホストCPU11に接続され、さらにホストブリッジ101にはCONFIG_ADDRESSレジスタ102およびCONFIG_DATAレジスタ103が接続されている。CONFIG_ADDRESSレジスタ102およびCONFIG_DATAレジスタ103はPCIサイクル発生部104に接続され、これらレジスタに格納された内容に基づいてPCIサイクル発生部104は書き込み(ライト)/読み出し(リード)のPCIサイクル(トランザクション)を発生する。
PCIデバイス#1および#2に対しては、周知のように、トランザクションにおいて、アドレス/データであるAD信号、コマンドバイトイネーブルを示すCBE信号、イニシエータのデータ転送準備完了を示すIRDY信号、ターゲットの準備完了を示すTRDY信号、選択されたターゲットからのトランザクション動作中を示すDEVSEL信号、トランザクション開始を示すFRAME信号、コンフィグレーションサイクルを示すIDSEL信号などがPCI上でやりとりされる。
PCIデバイスのコンフィギュレーション・レジスタにアクセスして必要な情報の書き込み/読み出しを実行する場合、コンフィギュレーション・レジスタは256バイトのアドレス空間を持つので、どのデバイスのコンフィギュレーション・レジスタにアクセスするかは8ビットのアドレスで指定することができる。
たとえばPCIデバイス#1へのアクセスにはアドレス0x00を指定し、そのコンフィギュレーション・レジスタにデータ0x11223344を書き込みたい場合には、ホストCPU11は、CONFIG_ADDRESSレジスタ102に0x00000000をライトし、続いてCONFIG_DATAレジスタ103に0x11223344をライトする。これによりPCIサイクル発生部104はアドレス0x00のライト・トランザクションを発生し、指定したPCIデバイス#1のコンフィギュレーション・レジスタにライトを行うことができる。
また、PCIデバイス#2へのアクセスにはアドレス0x10を指定し、そのコンフィギュレーション・レジスタからデータを読み出したい場合には、ホストCPU11はCONFIG_ADDRESSレジスタ102に0x10000000をライトすることでPCIサイクル発生部104はアドレス0x10のリード・トランザクションを発生し、指定したPCIデバイス#2のコンフィギュレーション・レジスタからデータを読み出しCONFIG_DATAレジスタ103に転送する。したがって、ホストCPU11は、CONFIG_ADDRESSレジスタ102に0x10000000をライトした後でCONFIG_DATAレジスタ103をリードすることで、PCIデバイス#2のコンフィギュレーション・レジスタの内容を読み出すことができる。
これに対して、CardBus_PCカード#1にはIDSEL信号が定義されていないので、本実施形態によればFRAME信号を加工してCardBus_PCカード#1に専用のFRAME信号を生成する。すなわち、PCIホスト制御部10は、CardBus_PCカードにアクセスするときのみCardBus_PCカード用のFRAME信号(以下、FRAME(Card)信号と記す。)を当該CardBus_PCカード#1へ出力するカードFRAME信号生成部105を有する。このFRAME(Card)信号により、CardBus_PCカード#1は自己宛のトランザクション開始を識別することが可能となる。
2.カードFRAME信号生成部
カードFRAME信号生成部105は、CardBus_PCカードにアクセスするときのみCardBus_PCカード用のFRAME(Card)信号を生成するが、この機能を実現する種々の回路を考えることができる。ここではカードアドレス判定部106とORゲート107とを用いた回路を例示する。
カードアドレス判定部106は、CONFIG_ADDRESSレジスタ102の設定値がCardBus_PCカード#1のアドレスと一致するか否か判定し、CardBus_PCカード#1のアドレスである場合には判定結果信号SCARDをロー(アクティブ)に、それ以外ではハイ(非アクティブ)にする。ORゲート107は、カードアドレス判定部106の判定結果信号SCARDとPCIサイクル発生部104からのFRAME信号と入力し、その論理和をFRAME(Card)信号としてCardBus_PCカード#1へ出力する。
このように、PCIデバイスとCardBus_PCカードとが混在する場合、通常のPCIデバイスで用いられるFRAME信号からFRAME(Card)信号を生成することで、CardBus_PCカード#1はコンフィギュレーション時のアクセスを識別することができる。CardBus_PCカード#1が選択される場合、他のPCIデバイス#1および#2はIDSEL信号がハイ(非アクティブ)となっているので、FRAME信号がロー(アクティブ)となっても反応しない。なお、CardBus_PCカード#1のコンフィギュレーション・レジスタに対するリード/ライトの動作は、FRAME信号がFRAME(Card)信号である点を除いて、上述したPCIデバイスの場合と同様である。
3.PCIデバイス/PCカードへのアクセス動作
カードアドレス判定部106は、CONFIG_ADDRESSレジスタ102の設定値がCardBus_PCカード#1にアクセスするためのアドレスなのか、PCIデバイスにアクセスするためのアドレスなのかを判定する。以下、PCIデバイス/カードへのアクセス動作について説明する。
図2(A)は、本実施形態によるPCIホスト制御部のPCIデバイスアクセス時の動作を示すタイミング図であり、図2(B)はCardBus_PCカードアクセス時の動作を示すタイミング図である。
まず、CONFIG_ADDRESSレジスタ102の設定値がPCIデバイスへのアクセスを意味する場合、図2(A)に示すように、判定結果信号SCARDはハイレベルになるので、ORゲート107の出力であるFRAME(Card)信号もFRAME信号に関係なくハイレベル(非アクティブ)に維持される。すなわち、PCIサイクル発生部104がFRAME信号をロー(アクティブ)、ターゲットのPCIデバイスのIDSEL信号をハイ(アクティブ)、ターゲット以外のPCIデバイスのIDSEL信号をロー(非アクティブ)にして当該ターゲットのトランザクションを開始しても、FRAME(Card)信号は非アクティブレベル(ハイレベル)を保持するため、そのアクセスに対してCardBus_PCカード#1が応答することはない。
CONFIG_ADDRESSレジスタ102の設定値がCardBus_PCカード#1へのアクセスを意味する場合、図2(B)に示すように、判定結果信号SCARDはローレベルになるので、ORゲート107はFRAME信号をそのままFRAME(Card)信号としてCardBus_PCカード#1へ出力する。その際、PCIデバイスは何れもターゲットではないのでIDSEL信号はロー(非アクティブ)である。したがって、PCIサイクル発生部104がFRAME信号をロー(アクティブ)にしてトランザクションを開始すると、そのアクセスに対してターゲットであるCardBus_PCカード#1のみが応答し、他のPCIデバイスが応答することはない。
なお、本実施形態では、カードFRAME信号生成部105がPCIホスト制御部10内に設けられているが、既存のPCIホスト制御部の外部の付加回路として図1と同様に接続して使用することも可能である。
また、PCIホスト制御部10の機能をプログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することにより実現することも可能である。その場合、カードアドレス判定部106およびORゲート107も1つのプログラム部分として組み込まれる。
4.他の実施形態
図1に示す実施形態では、1つのCardBus_PCカード#1がPCIバスに接続された場合を例示したが、n(n>1)個のCardBus_PCカード#1〜#nが接続されていても基本的な構成は同様である。すなわち、カードアドレス判定部106は、CardBus_PCカード#1〜#nの各々にアクセスするためのアドレスと各々に対応する判定結果信号SCARD#1〜SCARD#nとを有し、ORゲート107_#1〜107_#nは判定結果信号SCARD#1〜SCARD#nのそれぞれを入力し、PCIサイクル発生部104からのFRAME信号を共通に入力する。ORゲート107_#1〜107_#nの各々の動作は、上述した1個のORゲート107の場合と同じである。
したがって、本実施形態によれば、複数個のCardBus_PCカード#1〜#nをPCIバスに接続して識別することが可能となり、図1に示す実施形態と同様の効果を得ることができる。
本発明は、PCIとCardBusインタフェースを持った情報処理装置あるいはパーソナルコンピュータ、サーバ、あるいは、CardBus_PCカードの接続を前提に設計されたルータなどの電子機器に適用可能である。
本発明の一実施形態によるPCI制御システムを示すブロック図である。 (A)は、本実施形態によるPCIホスト制御部のPCIデバイスアクセス時の動作を示すタイミング図であり、(B)はCardBus_PCカードアクセス時の動作を示すタイミング図である。 (A)は従来のPCIバスの概略的ブロック図であり、(B)はPCI−CardBusブリッジを用いてCardBus_PCカードをPCIに接続した構成を示すブロック図である。
符号の説明
10 PCIホスト制御部
11 ホストCPU
101 ホストブリッジ
102 CONFIG_ADDRESSレジスタ
103 CONFIG_DATAレジスタ
104 PCIサイクル発生部
105 カードFRAME信号生成部
106 カードアドレス判定部
107 ORゲート

Claims (8)

  1. 少なくとも1つのCardBus(以下、「カードバス」という。)準拠デバイスを含む複数のデバイスを接続するバスの制御装置において、
    あるデバイスにアクセスするときに当該デバイスに対するトランザクションの開始を示すトランザクション開始信号を生成する生成手段と、
    あるカードバス準拠デバイスにアクセスする時、前記トランザクション開始信号を用いて当該カードバス準拠デバイス専用のトランザクション開始信号を生成するカードバス準拠デバイス専用生成手段と、
    を有し、
    前記トランザクション開始信号は前記カードバス準拠デバイス以外のデバイスに共通に供給されるPCI(Peripheral Components Interconnection)上のFRAME信号であり、前記カードバス準拠デバイス以外のデバイスの各々はIDSEL信号により識別されることを特徴とするバス制御装置。
  2. 前記カードバス準拠デバイス専用生成手段は、
    前記デバイスにアクセスするためのアドレスがカードバス準拠デバイスにアクセスするためのアドレスであるか否かを判定する判定手段と、
    前記カードバス準拠デバイスにアクセスするためのアドレスである場合に前記トランザクション開始信号を前記カードバス準拠デバイス専用トランザクション開始信号として当該カードバス準拠デバイスへ出力するゲート手段と、
    を有することを特徴とする請求項1に記載のバス制御装置。
  3. 前記デバイスにアクセスするためのアドレスはCONFIG_ADDRESSレジスタに格納されることを特徴とする請求項1または2に記載のバス制御装置。
  4. 少なくとも1つのCardBus(以下、「カードバス」という。)準拠デバイスを含む複数のデバイスを接続するバスの制御方法において、
    前記カードバス準拠デバイス以外の任意のデバイスにアクセスする時、当該デバイスに対するトランザクションの開始を示すトランザクション開始信号を生成し、
    あるカードバス準拠デバイスにアクセスする時、前記トランザクション開始信号を用いて前記カードバス準拠デバイス専用のトランザクション開始信号を生成し、
    前記トランザクション開始信号は前記カードバス準拠デバイス以外のデバイスに共通に供給されるPCI(Peripheral Components Interconnection)上のFRAME信号であり、前記カードバス準拠デバイス以外のデバイスの各々はIDSEL信号により識別されることを特徴とするバス制御方法。
  5. 前記カードバス準拠デバイスにアクセスするか否かの判定は、前記デバイスにアクセスするためのアドレスとカードバス準拠デバイスにアクセスするためのアドレスとの一致あるいは不一致により行われ、
    前記カードバス準拠デバイスにアクセスするためのアドレスである場合に前記トランザクション開始信号を前記カードバス準拠デバイス専用トランザクション開始信号として当該カードバス準拠デバイスへ出力する、
    ことを特徴とする請求項5に記載のバス制御方法。
  6. 前記デバイスにアクセスするためのアドレスはCONFIG_ADDRESSレジスタに格納されることを特徴とする請求項4または5に記載のバス制御方法。
  7. 少なくとも1つのCardBus(以下、「カードバス」という。)準拠デバイスを含む複数のデバイスを接続するバスの制御をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
    前記カードバス準拠デバイス以外の任意のデバイスにアクセスする時、当該デバイスに対するトランザクションの開始を示すトランザクション開始信号を生成ステップと、
    あるカードバス準拠デバイスにアクセスする時、前記トランザクション開始信号を用いて前記カードバス準拠デバイス専用のトランザクション開始信号を生成ステップと、
    を前記コンピュータに実行させ、
    前記トランザクション開始信号は前記カードバス準拠デバイス以外のデバイスに共通に供給されるPCI(Peripheral Components Interconnection)上のFRAME信号であり、前記カードバス準拠デバイス以外のデバイスの各々はIDSEL信号により識別されることを特徴とするプログラム。
  8. 前記デバイスにアクセスするためのアドレスとカードバス準拠デバイスにアクセスするためのアドレスとの一致あるいは不一致により前記カードバス準拠デバイスにアクセスするか否かを判定するステップと、
    前記カードバス準拠デバイスにアクセスするためのアドレスである場合に前記トランザクション開始信号を前記カードバス準拠デバイス専用トランザクション開始信号として当該カードバス準拠デバイスへ出力するステップと、
    前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項に記載のプログラム。
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