PCI9054性能分析及外部FIFO的扩充

    摘要：分析了PCI 9054芯片的性能，讨论了利用PCI 9054本地总线扩充FIFO的方法。并以IDT72205 FIFO为例，给出了具体的设计方案。

    关键词：PC总线 PCI接口芯片9054 FIFO

PCI总线是Intel公司推出的一种高性能局部总线，其数据总线为32位，且可扩展为64位，最大数据传输速率为132～264MB/s，是目前使用非常普遍的一种总线。因PCI协议比较复杂，较难掌握，故PCI总线扩展卡的开发校ISA总线等其它扩展卡难度大。PCI 9054芯片是一种能满足PCI V2.2协议，特别适用于PCI总线外设产品开发的PCI→本地总线I/O加速器芯片。

1 PCI 9054性能

PCI 9054是美国PLX公司生产的先进的PCI I/O加速器，其内部框图如图1所示。它采用了先进的PLX数据管道结构技术，是32Bit、33MHz的PCI总线主I/O加速器。

PCI9054主要特性如下：

·符合PCI V2.1，V2.2规范，包含PCI电源管理特性。

·支持VPD（Vital Product Data）的PCI扩展。

·支持PCI双地址周期，地址空间高达4GB。

具备I2O准备报文单元，完全兼容I2O V1.5规范。

·提供了两个独立的可编程DMA控制器，每个通道均支持块和Scatter/Gather的DMA方式，DMA通道0支持请求DMA方式。

·在PCI启动模式下，PCI 9054可插入类型1和类型2的配置周期。

·PCI←→Local Bus数据传送速率高达132MB/S。

·支持本地总线直接接口Motorola MPC850或MPC860系列、Intel i960系列、IBM PPC401系列及其它类似总线协议设备。

·本地总线速率高达50MHz；支持复用/非复用的32bit地址/数据；本地总线有三种模式；M模式、C模式和J械，可利用模式选择引脚加以选择。

·具有可选的串行EEPROM接口。

·本地总线时钟由外部提供，该时钟可和PCI时钟异步。

·具有8个32bit Mailbox寄存器和2个32位Doorbell寄存器。

·两种封装形式：176引脚的PQFP和225引脚的PBGA封装。其引脚信号分为4类：电源、地引脚；串行EEPROM接口引脚；PCI系统总线接口引脚；本地总线模式及处理器独立接口引脚。

PCI 9054内部有6种可编程的FIFO，其长度如表1所示，以实现零等待突发传输及本地总线和PCI总线之间的异步操作。

表1 PCI 9054内部FIFO

FFIFO长度PCI启动I/O读16长字PCI启动I/O写32长字PCI目标读16长字PCI目标写32长字DMA读32长字DMA写32长字

利用PCI 9054芯片构成的PCI适配器典型框图如图2所示。

2 PCI 9054外接FIFO的设计

PCI 9054内部有6种FIFO用于提高数据传输速率，解决本地总线和PCI总线之间的异步接收。但挂于PCI 9054本地总线的速率往往较慢，为了保证可靠性，往往需要扩充FIFO加以缓存。下面以IDT 72205FIFO为例，介绍用PCI 9054本地总线扩充FIFO的具体设计方法。

2.1 9054工作方式选择

PCI 9054可工作在M，C，J三种模式，其中C模式时序较为简单。本设计选择PCI 9054工作在C模式，总线周期采用“PCI目标读单周期”以及“PCI目标写单周期”。下面介绍部分引脚信号。

LHOLD：输入信号，申请使用本地总线。

LHOLFA：输入信号，对LHOLD应答。

ADS：输出信号，表示新的总线访问有效地址的开始。在总线访问的第一个时间周期设置。

BLAST：输出信号，表示总线访问的最后传送。

LW/R：输出信号，高电平表示读操作，低电平表示写操作。

LA：地址线。

LD：数据线。

READY：输出信号，表示总线上读数据有效或写数据完成。用以连接PCI 9054等待状态产生器，输入信号。

2.2 电路设计

IDT72205是容量为256×18bit的高速、低功耗同步/异步FIFO存储器，具有独立的收、发时钟控制，将之挂于PCI 9054的本地总线可以实现PCI 9054 FIFO的扩充。图3为PCI 9054和IDT 72205连接的电路图。

对CPLD要求：当EF=1(FIFO不空)，LW/R=0，LCLK为上升沿时，OE产生负脉冲，宽度为2时周期。