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嵌入式系统的PCI接口设计
文章来源: CE china 文章作者: 武汉科技学院 朱勇 发布时间: 2006-03-05   字体: [ ]  
 

1.      引言

 

通常意义的计算机系统结构是以CPU为中心,再辅以存储系统和IO接口构成。其功能主要用于数值计算和数据处理。而嵌入式系统是将CPU作为部件嵌入到系统中,此时的CPU并不是用于通用计算。嵌入式系统的主要特点是针对性强和实时性强、可靠性高、体积小、功耗低,可广泛应用于个人数字助理、数码相机、数字电视、通信、工业测控系统以及导弹控制等诸多领域。嵌入式系统的设计过程包括:需求论证、规格说明、体系结构设计、硬件和软件构件设计以及系统集成等。较好的方法是采用统一的建模语言(UML)来描述设计任务。这是一种面向对象的建模语言,它可将设计描述为许多交互的对象,这些对象对应系统中的软件和硬件。与嵌入式系统紧密相关的概念还包括实时操作系统(RTOS)、在片系统(SOC)和硬件描述语言(HDL)。所以说嵌入式系统的设计是一个系统工程

 

MPC8260CPU,再加上PLX965664bit66MHz PCI接口所组成的嵌入式系统有很高的性能,其数据吞吐量可达几百MBS。其中MPC8260MOTOROLA公司生产的具有603eTM核及通信处理模块(CPM)的高性能、高集成度CPU。它在片内集成了存储管理单元(MMU)、系统接口单元(SIU)、6460x总线和32位本地总线以及强大的网络接口(三个FCC、两个MCC、四个SCC、两个SMC等)。

 

嵌入式系统有两种工作模式:第一种为附属工作方式,该方式将嵌入式系统设计成板卡形式,并通过主机的PCI接口进行数据传输。这种方式具有一定的独立性,可承担某项特定的任务,从而可使主机CPU的开销大大减少。常用的视频压缩卡、工业数据采集卡等都属此种类型。第二种工作模式为独立工作方式。该方式由于嵌入式系统本身含有CPU,因而是一个自主的系统和功能单元,能独立完成某项任务,并可通过网络接口(如以太网、ATMHDLCSDLC等)或通道(如SCSIUSB等)将数据传输给服务器,以实现数据的传输与管理。其典型产品有机顶盒、磁盘阵列控制器等。

 

2.      PCI规范及其接口芯片

 

第一个PCI技术规范10版本于19926月面世,到19992月发布了22版,不久前又公布了PCIX规范。PCI的位数由32位扩展为64位,频率从33MHz提高到133MHz。该规范是处理器、存储器总线至周边设备扩展的桥梁,根据PCI桥接的对象可分为HostPCI桥(北桥)和PCISA桥(南桥),它们可一起构成芯片组。PCI接口芯片通过配置和编程可将其数据空间映射为MemoryIO方式;其数据传送既可以是单数据段读写,又可以是突发方式、中断方式或DMA方式。许多厂商(如AMCCIBMPLX等)都可提供PCI接口芯片,图1所示是PLX64bit66MHz PCI接口芯片PLX9656的结构框图。

 

图像 “/upimg/allimg/20060727/1958330.gif” 因其本身有错无法显示。 

 

 

PLX9656符合PCIr22CompactPCIr10PCI热插拔r10规范。它可配置为M模式(可与MotorolaMPC850MPC860无缝接口)、C模式(为非复用地址/数据方式,可与DSPASICFPGA接口)和J模式(为复用地址/数据方式,可与IBMPoweerPC401IOP480接口)。此外,它还具有以下特点:

 

u        采用先进的Direct MasterDirect SlaveDMA数据传输技术,其迸发数据传输率PCIBus端为528MBsLocal Bus端为264MBs

u        I2OTM信息单元包括832位邮箱寄存器和232位门铃寄存器;

u        PCI仲裁器支持7个外部主设备;

u        带有可编程中断产生器及串行EEPROM接口。

 

 
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