PCI總線信號(hào)定義/PCI總線詳解

PCI局部總線簡(jiǎn)介：
PCI的含義為外部部件互連（Peripheral Component Interconnect）。
1991年，Intel公司對(duì)PCI局部總線進(jìn)行了定義，并與IBM、Compaq、AST、HP、NEC等100多家公司聯(lián)合共謀計(jì)算機(jī)總線的發(fā)展大業(yè)，于是，PCI局部總線標(biāo)準(zhǔn)1.0版本技術(shù)規(guī)范于1992年6月22日推出。目前，最新的2.2修改版于1998年12月18日完成，1999年2月發(fā)布。
PCI局部總線是一種具有多路地址線和數(shù)據(jù)線的高性能32/64位總線。雖然在PC領(lǐng)域，PCI已經(jīng)逐漸被更高性能的PCI－Express總線替代，但在嵌入式領(lǐng)域PCI總線依然應(yīng)用廣泛，且其性能足夠滿足絕大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的需求。

PCI總線信號(hào)定義
在一個(gè)PCI應(yīng)用系統(tǒng)中，如果某設(shè)備取得了總線的控制權(quán)，就稱其為“主設(shè)備”，而被主設(shè)備選中以進(jìn)行通信的設(shè)備稱為“從設(shè)備”或“目標(biāo)設(shè)備”。對(duì)于相應(yīng)的接口信號(hào)線，通常分為必備的和可選的兩大類。如果只作為目標(biāo)設(shè)備，至少需要47條接口信號(hào)線，若作為主設(shè)備，則需要49條。下面對(duì)主設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備綜合考慮，并按功能分組將這些信號(hào)表示于圖中。

下面對(duì)PCI信號(hào)的類型規(guī)定說明：
IN 表示輸入，是標(biāo)準(zhǔn)的只作輸入的信號(hào)。
OUT 表示輸出，是標(biāo)準(zhǔn)的圖騰柱式輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
T/S 表示雙向的三態(tài)輸入/輸出信號(hào)。
O/D 表示漏極開路，以線或形式允許多個(gè)設(shè)備共同驅(qū)動(dòng)和分享。
S/T/S 表示持續(xù)的并且低電平有效的三態(tài)信號(hào)。在某一時(shí)刻只能屬于一個(gè)主設(shè)備并被其驅(qū)動(dòng)。

系統(tǒng)信號(hào)定義：
CLK IN：對(duì)于所有的PCI設(shè)備都是輸入信號(hào)。其頻率范圍為0～33M或者0～66M，這一頻率也稱為PCI的工作頻率。對(duì)于PCI的信號(hào)，除了RST#、INTA#～I(xiàn)NTD#之外，其余信號(hào)都在CLK的上升沿有效（或采樣）。
RST# IN：復(fù)位信號(hào)。用來使PCI專用的特性寄存器、配置寄存器、定時(shí)器、主設(shè)備、目標(biāo)設(shè)備以及輸出驅(qū)動(dòng)器恢復(fù)為規(guī)定的初始狀態(tài)。每當(dāng)復(fù)位時(shí)，PCI的全部輸出信號(hào)一般都應(yīng)驅(qū)動(dòng)到三態(tài)。REQ#和GNT#必須同時(shí)驅(qū)動(dòng)到三態(tài)，不能在復(fù)位期間為高或?yàn)榈汀榉乐笰D、C/BE#及PAR在復(fù)位期間浮動(dòng)，可由中央資源將它們驅(qū)動(dòng)到邏輯低，但不能驅(qū)動(dòng)為高電平。RST#和CLK可以不同步，但要保證其撤銷邊沿沒有反彈。

地址和數(shù)據(jù)信號(hào)：
AD[31:0] T/S：地址、數(shù)據(jù)多路復(fù)用的輸入/輸出信號(hào)。一個(gè)總線交易由一個(gè)地址期和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)期構(gòu)成。在FRAME#有效時(shí)，是地址期；在IRDY#和TRDY#同時(shí)有效時(shí)，是數(shù)據(jù)期。PCI總線支持突發(fā)方式的讀寫功能。
C/BE[3:0]# T/S：總線命令和字節(jié)使能多路復(fù)用信號(hào)線。在地址期中，傳輸?shù)氖强偩€命令；在數(shù)據(jù)期內(nèi)，傳輸?shù)氖亲止?jié)使能信號(hào)，用來確定AD[31:0]線上哪些字節(jié)為有效數(shù)據(jù)。C/BE[0]#應(yīng)用于字節(jié)0（最低字節(jié)），C/BE[3]#應(yīng)用于字節(jié)3（最高字節(jié)）。
PAR T/S：地址與數(shù)據(jù)位傳送時(shí)的奇偶校驗(yàn)信號(hào)。

接口控制信號(hào)：
FRAME# S/T/S：幀周期信號(hào)。由當(dāng)前的主設(shè)備驅(qū)動(dòng)，表示當(dāng)前主設(shè)備一次交易的開始和持續(xù)時(shí)間。FRAME#的有效預(yù)示著總線傳輸?shù)拈_始；在FRAME#存在期間，意味著數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦^續(xù)進(jìn)行；FRAME#失效后，是交易的最后一個(gè)數(shù)據(jù)期；
IRDY# S/T/S：主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)。由當(dāng)前主設(shè)備驅(qū)動(dòng)，該信號(hào)的有效表明發(fā)起本次傳輸?shù)脑O(shè)備能夠完成交易的當(dāng)前數(shù)據(jù)期。它要與TRDY#配合使用，二者同時(shí)有效，數(shù)據(jù)方能完整傳輸。在讀周期，該信號(hào)有效時(shí)，表示主設(shè)備已作好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。在寫周期，該信號(hào)有效時(shí)，表明數(shù)據(jù)已提交到AD總線上。如果IRDY#和TRDY#有一個(gè)無(wú)效，將插入等待周期。
TRDY# S/T/S：目標(biāo)設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)。由當(dāng)前被尋址的目標(biāo)設(shè)備驅(qū)動(dòng)，該信號(hào)有效表示目標(biāo)設(shè)備已經(jīng)作好完成當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)備工作。同樣，該信號(hào)要與IRDY#配合使用，二者同時(shí)有效，數(shù)據(jù)方能完整傳輸。在寫周期，該信號(hào)有效，表示從設(shè)備已作好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備；在讀周期，該信號(hào)有效，表明數(shù)據(jù)已提交到AD總線上。同理，TRDY#和 IRDY#任一個(gè)無(wú)效，都將插入等待周期；
STOP# S/T/S：停止數(shù)據(jù)傳送信號(hào)。由目標(biāo)設(shè)備驅(qū)動(dòng)。當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，表示目標(biāo)設(shè)備要求主設(shè)備中止當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳送。
IDSEL# IN：初始化設(shè)備選擇信號(hào)。在參數(shù)配置讀和配置寫期間，用作片選信號(hào)。
DEVSEL# S/T/S：設(shè)備選擇信號(hào)。該信號(hào)有效時(shí)，表示驅(qū)動(dòng)它的設(shè)備已稱為當(dāng)前訪問的目標(biāo)設(shè)備。換言之，該信號(hào)的有效說明總線上某一設(shè)備已被選中。如果一個(gè)主設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)交易并且在6個(gè)CLK周期內(nèi)沒有檢測(cè)到DEVSEL#有效，它必須假定目標(biāo)設(shè)備沒有反應(yīng)或者地址不存在，從而實(shí)施主設(shè)備缺省。
LOCK# S/T/S：鎖定信號(hào)（可選）。當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，表示對(duì)橋的原始操作可能需要多個(gè)傳輸才能完成，也就是說，對(duì)此設(shè)備的操作是排它性的。鎖定只能由主橋、PCI－PCI橋和擴(kuò)展總線橋發(fā)起。

仲裁信號(hào)：
REQ# T/S：總線占用請(qǐng)求信號(hào)。該信號(hào)一旦有效即表明驅(qū)動(dòng)它的設(shè)備向仲裁器要求使用總線。它是一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的信號(hào)線，任何主設(shè)備都有其REQ#信號(hào)。當(dāng)RST#有效時(shí)，REQ#必須為三態(tài)。
GNT# T/S：總線占用允許信號(hào)。用來向申請(qǐng)總線占用的設(shè)備表示其請(qǐng)求已獲得批準(zhǔn)。這也是一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的信號(hào)線，任何主設(shè)備都有自己的GNT#信號(hào)。當(dāng)RST#有效時(shí)，必須忽略GNT#。
每一個(gè)PCI主設(shè)備都有一對(duì)仲裁線直接連接到PCI仲裁器上。當(dāng)一個(gè)主設(shè)備請(qǐng)求使用總線時(shí)，它會(huì)使連接到仲裁器上的REQ#有效，當(dāng)仲裁器決定正在請(qǐng)求的主設(shè)備應(yīng)該授權(quán)控制總線時(shí)，它會(huì)使對(duì)應(yīng)的GNT#有效。在PCI環(huán)境中，總線仲裁器在同時(shí)有另一個(gè)主設(shè)備仍控制總線時(shí)起作用，這稱為“隱式”仲裁。當(dāng)主設(shè)備接受來自仲裁器的授權(quán)時(shí)，必須等待當(dāng)前的主設(shè)備完成其傳送，直到采樣到FRAME#和IRDY#均無(wú)效時(shí)，它才認(rèn)為自己取得總線授權(quán)。

錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào)：
PERR# S/T/S：數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤信號(hào)；由數(shù)據(jù)的接收端驅(qū)動(dòng)，同時(shí)設(shè)置其狀態(tài)寄存器中的奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤位。一個(gè)交易的主設(shè)備負(fù)責(zé)給軟件報(bào)告奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤，為此在寫數(shù)據(jù)期它必須檢測(cè)PERR信號(hào)。
SERR# O/D：系統(tǒng)錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào)；它的作用是報(bào)告地址奇偶錯(cuò)誤，特殊周期命令的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。SERR#是一個(gè)OD（漏極開路）信號(hào)，它通常會(huì)引起一個(gè)NMI中斷，Power PC中會(huì)引起機(jī)器核查中斷。

中斷信號(hào)：
中斷在PCI中是可選項(xiàng)，屬于電平敏感型，低電平有效，OD，與時(shí)鐘異步。其中INTB ～I(xiàn)NTD只能用于多功能設(shè)備。中斷線和功能之間的最終對(duì)應(yīng)關(guān)系是由中斷引腳寄存器來定義的。

附加信號(hào)：
PRSNT[2:1]：插卡存在信號(hào)；用于指出PCI插件板上是否存在插卡板，如存在則要求母板為其供電；
CLKRUN：時(shí)鐘運(yùn)行信號(hào)；用于停止或者減慢CLK；
M66EN：66M使能信號(hào)；
PME#：電源管理事件信號(hào)。
3.3Vaux：輔助電源信號(hào)；當(dāng)插卡主電源被軟件關(guān)閉時(shí)，3.3Vaux為插件提供電能以產(chǎn)生電源管理事件。

64位總線擴(kuò)展信號(hào)：
AD[64:32]：在地址期，如使用DAC命令且REQ64有效時(shí)為高32位地址；在數(shù)據(jù)期，REQ64和ACK64都有效時(shí)高32位數(shù)據(jù)有效。
C/BE[7:4]：用法與AD信號(hào)同。
REQ64#：64位傳輸請(qǐng)求；由主設(shè)備驅(qū)動(dòng)，并和FRAME有相同的時(shí)序；
ACK64#：64位傳輸認(rèn)可；由從設(shè)備驅(qū)動(dòng)，并和DEVSEL有相同的時(shí)序；
PAR64#：奇偶雙字節(jié)校驗(yàn)。

JTAG/邊界掃描信號(hào)：
TCK，TDI，TDO，TMS，TRST#