PCI總線的信號定義

　　PCI總線是一條共享總線，在一條PCI總線上可以掛接多個PCI設(shè)備,。這些PCI設(shè)備通過一系列信號與PCI總線相連，這些信號由地址/數(shù)據(jù)信號,、控制信號、仲裁信號,、中斷信號等多種信號組成,。

　　PCI總線是一個同步總線，每一個設(shè)備都具有一個CLK信號，其發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備使用這個CLK信號進行同步數(shù)據(jù)傳遞,。PCI總線可以使用33MHz或者66MHz的時鐘頻率,，而PCI-X總線可以使用133MHz、266MHz或者533MHz的時鐘頻率,。

　　除了RST#,、INTA~D#、PME#和CLKRUN#等信號之外,，PCI設(shè)備使用的絕大多數(shù)信號需要與CLK信號同步,。其中RST#是復(fù)位信號，PCI設(shè)備使用INTA~D#信號進行中斷請求,。本篇并不關(guān)心PME#和CLKRUN#信號,。

　　1.2.1 地址和數(shù)據(jù)信號

　　在PCI總線中，與地址和數(shù)據(jù)相關(guān)的信號如下所示,。

　?。?） AD[31:0]信號

　　PCI總線復(fù)用地址與數(shù)據(jù)信號。PCI總線事務(wù)在啟動后的第一個時鐘周期傳送地址,，這個地址是PCI總線域的存儲器地址或者I/O地址,；而在下一個時鐘周期傳送數(shù)據(jù)[1],。傳送地址的時鐘周期也被稱為地址周期,，而傳送數(shù)據(jù)的時鐘周期也被稱為數(shù)據(jù)周期。PCI總線支持突發(fā)傳送,，即在一個地址周期之后,，可以緊跟多個數(shù)據(jù)周期。

　?。?） PAR信號

　　PCI總線使用奇偶校驗機制,，保證地址和數(shù)據(jù)信號在進行數(shù)據(jù)傳遞時的正確性。PAR信號是AD[31:0]和C/BE[3:0]的奇偶校驗信號,。PCI主設(shè)備在地址周期和數(shù)據(jù)周期中,，使用該信號為地址和數(shù)據(jù)信號線提供奇偶校驗位。

　?。?） C/BE[3:0]#信號

　　PCI總線復(fù)用命令與字節(jié)選通引腳,。在地址周期中，C/BE[3:0]信號表示PCI總線的命令,。而在數(shù)據(jù)周期,，C/BE[3:0]引腳輸出字節(jié)選通信號，其中C/BE3,、C/BE2,、C/BE1和C/BE0與數(shù)據(jù)的字節(jié)3、2、1和0對應(yīng),。使用這組信號可以對PCI設(shè)備進行單個字節(jié),、字和雙字訪問。

　　1.2.2 接口控制信號

　　在PCI總線中,，接口控制信號的主要作用是保證數(shù)據(jù)的正常傳遞,，并根據(jù)PCI主從設(shè)備的狀態(tài)，暫停,、終止或者正常完成當(dāng)前總線事務(wù),，其主要信號如下。

　?。?） FRAME#信號

　　該信號指示一個PCI總線事務(wù)的開始與結(jié)束,。當(dāng)PCI設(shè)備獲得總線的使用權(quán)后，將置該信號有效,，即置為低,，啟動PCI總線事務(wù)，當(dāng)結(jié)束總線事務(wù)時,，將置該信號無效,，即置為高。PCI設(shè)備（HOST主橋）只有通過仲裁獲得當(dāng)前PCI總線的使用權(quán)后,，才能驅(qū)動該信號,。

　　（2） IRDY#信號

　　該信號由PCI主設(shè)備（包括HOST主橋）驅(qū)動,，該信號有效時表示PCI主設(shè)備的數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備完畢,。如果當(dāng)前PCI總線事務(wù)為寫事務(wù)，表示數(shù)據(jù)已經(jīng)在AD[31:0]上有效,；如果為讀事務(wù),，表示PCI目標(biāo)設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備好接收緩沖，目標(biāo)設(shè)備可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到AD[31:0]上,。

　?。?） TRDY#信號

　　該信號由目標(biāo)設(shè)備驅(qū)動，該信號有效時表示目標(biāo)設(shè)備已經(jīng)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢,。如果當(dāng)前PCI總線事務(wù)為寫事務(wù),，表示目標(biāo)設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備好接收緩沖，可以將AD[31:0]上的數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)設(shè)備,；如果為讀事務(wù),，表示PCI設(shè)備需要的數(shù)據(jù)已經(jīng)在AD[31:0]上有效。

　　該信號可以和IRDY#信號聯(lián)合使用,，在PCI總線事務(wù)上插入等待周期,，對PCI總線的數(shù)據(jù)傳送進行控制,。

　　（4） STOP#信號

　　該信號有效時表示目標(biāo)設(shè)備請求主設(shè)備停止當(dāng)前PCI總線事務(wù),。一個PCI總線事務(wù)除了可以正常結(jié)束外,，目標(biāo)設(shè)備還可以使用該信號終止當(dāng)前PCI總線事務(wù)。目標(biāo)設(shè)備可以根據(jù)不同的情況,，要求主設(shè)備對當(dāng)前PCI總線事務(wù)進行重試（Retry）,、斷連（Disconnect），也可以向主設(shè)備報告目標(biāo)設(shè)備夭折（Target Abort）,。

　　目標(biāo)設(shè)備要求主設(shè)備Retry和Disconnect并不意味著當(dāng)前PCI總線事務(wù)出現(xiàn)錯誤,。當(dāng)目標(biāo)設(shè)備沒有將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時，可以使用Retry周期使主設(shè)備重試當(dāng)前PCI總線事務(wù),。有時目標(biāo)設(shè)備不能接收來自主設(shè)備較長的Burst操作時,，可以使用Disconnect周期，將一個較長的Burst操作,，分解為多個Burst操作,。當(dāng)主設(shè)備訪問的地址越界時，目標(biāo)設(shè)備可以使用Disconnect周期,，終止主設(shè)備的越界訪問,。

　　而Target Abort表示在數(shù)據(jù)傳送中出現(xiàn)錯誤。處理器系統(tǒng)必須要對這種情況進行處理,。在PCI總線中,，出現(xiàn)Abort一般意味著當(dāng)前PCI總線域出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的錯誤。

　?。?） IDSEL信號

　　PCI總線在進行配置讀寫總線事務(wù)時,，使用該信號選擇PCI目標(biāo)設(shè)備,。配置讀寫總線事務(wù)與存儲器讀寫總線事務(wù)在實現(xiàn)上略有不同,。在PCI總線中，存儲器讀寫總線事務(wù)使用地址譯碼方式訪問外部設(shè)備,。而配置讀寫總線事務(wù)使用“ID譯碼方式”訪問PCI設(shè)備,，即通過PCI設(shè)備的總線號、設(shè)備號和寄存器號訪問PCI設(shè)備的配置空間,。

　　IDSEL信號與PCI設(shè)備的設(shè)備號相關(guān),，相當(dāng)于PCI設(shè)備配置空間的片選信號，這部分內(nèi)容將在第2.4.4節(jié)中詳細(xì)介紹,。

　?。?） DEVSEL#信號

　　該信號有效時表示PCI總線的目標(biāo)設(shè)備準(zhǔn)備好，該信號與TRDY#信號不同之處在于該信號有效僅表示目標(biāo)設(shè)備已經(jīng)完成了地址譯碼,。目標(biāo)設(shè)備使用該信號通知PCI主設(shè)備,，其訪問對象在當(dāng)前PCI總線上,，但是并不表示目標(biāo)設(shè)備可以與主設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。而TRDY#信號表示數(shù)據(jù)有效,，PCI主設(shè)備可以向目標(biāo)設(shè)備寫入或者從目標(biāo)設(shè)備讀取數(shù)據(jù),。

　　PCI總線規(guī)范根據(jù)設(shè)備進行譯碼速度的快慢，將PCI設(shè)備分為快速,、中速和慢速三種設(shè)備,。在PCI總線上還有一種特殊的設(shè)備，即負(fù)向譯碼設(shè)備,，在一條PCI總線上當(dāng)快速,、中速和慢速三種設(shè)備都不能響應(yīng)PCI總線事務(wù)的地址時，負(fù)向譯碼設(shè)備將被動地接收這個PCI總線事務(wù),。如果在PCI主設(shè)備訪問的PCI總線上,，沒有任何設(shè)備可以置DEVSEL#信號為有效，主設(shè)備將使用Master Abort周期結(jié)束當(dāng)前總線事務(wù),。

　?。?） LOCK#信號

　　PCI主設(shè)備可以使用該信號，將目標(biāo)設(shè)備的某個存儲器或者I/O資源鎖定,，以禁止其他PCI主設(shè)備訪問此資源,，直到鎖定這個資源的主設(shè)備將其釋放。PCI總線使用LOCK#信號實現(xiàn)LOCK總線事務(wù),，只有HOST主橋,、PCI橋或者其他橋片可以使用LOCK#信號。在PCI總線的早期版本中,，PCI Agent設(shè)備也可以使用LOCK#信號,，而目前PCI總線使用LOCK#信號僅是為防止死鎖和向前兼容。LOCK總線事務(wù)將嚴(yán)重影響PCI總線的傳送效率,，在實際應(yīng)用中,，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)盡量避免使用該總線事務(wù)。

　　1.2.3 仲裁信號

　　PCI設(shè)備使用該組信號進行總線仲裁,，并獲得PCI總線的使用權(quán),。只有PCI主設(shè)備需要使用該組信號，而PCI從設(shè)備可以不使用總線仲裁信號,。這組信號由REQ#和GNT#組成,。其中PCI主設(shè)備的REQ#和GNT#信號與PCI總線的仲裁器直接相連。

　　PCI主設(shè)備的總線仲裁信號與PCI總線仲裁器的連接關(guān)系如圖1?2所示,。值得注意的是,，每一個PCI主設(shè)備都具有獨立的總線仲裁信號，并與PCI總線仲裁器一一相連,。而總線仲裁器需要保證在同一個時間段內(nèi),，只有一個PCI設(shè)備可以使用當(dāng)前總線,。

　　在一個處理器系統(tǒng)中，一條PCI總線可以掛接PCI主設(shè)備的數(shù)目,，除了與負(fù)載能力相關(guān)之外,，還與PCI總線仲裁器能夠提供的仲裁信號數(shù)目直接相關(guān)。

　　在一顆PCI總線樹中,，每一條PCI總線上都有一個總線仲裁器,。一個處理器系統(tǒng)可以使用PCI橋擴展出一條新的PCI總線，這條新的PCI總線也需要一個總線仲裁器,，通常在PCI橋中集成了這個總線仲裁器,。多數(shù)HOST主橋也集成了一個PCI總線仲裁器，但是PCI總線也可以使用獨立的PCI總線仲裁器,。

　　PCI主設(shè)備使用PCI總線進行數(shù)據(jù)傳遞時,，需要首先置REQ#信號有效，向PCI總線仲裁器發(fā)出總線申請,，當(dāng)PCI總線仲裁器允許PCI主設(shè)備獲得PCI總線的使用權(quán)后,，將置GNT#信號為有效，并將其發(fā)送給指定的PCI主設(shè)備,。而PCI主設(shè)備在獲得總線使用權(quán)之后,，將可以置FRAME#信號有效，與PCI從設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信,。

　　1.2.4 中斷請求等其他信號

　　PCI總線提供了INTA#,、INTB#、INTC#和INTD#四個中斷請求信號,，PCI設(shè)備借助這些中斷請求信號,，使用電平觸發(fā)方式向處理器提交中斷請求。當(dāng)這些中斷請求信號為低時,，PCI設(shè)備將向處理器提交中斷請求,；當(dāng)處理器執(zhí)行中斷服務(wù)程序清除PCI設(shè)備的中斷請求后，PCI設(shè)備將該信號置高[2],，結(jié)束當(dāng)前中斷請求,。

　　PCI總線規(guī)定單功能設(shè)備只能使用INTA#信號，而多功能設(shè)備才能使用INTB#/C#/D#信號,。PCI設(shè)備的這些中斷請求信號可以通過某種規(guī)則進行線與，之后與中斷控制器的中斷請求信號線相連,。而處理器系統(tǒng)需要預(yù)先知道這個規(guī)則,，以便正確處理來自不同PCI設(shè)備的中斷請求，這個規(guī)則也被稱為中斷路由表,，有關(guān)中斷路由表的詳細(xì)描述見第1.4.2節(jié),。

　　PCI總線在進行數(shù)據(jù)傳遞過程時,，難免會出現(xiàn)各種各樣的錯誤，因此PCI總線提供了一些錯誤信號,，如PERR#和SERR#信號,。其中當(dāng)PERR#信號有效時，表示數(shù)據(jù)傳送過程中出現(xiàn)奇偶校驗錯（Special Cycle周期除外）,；而當(dāng)SERR#信號有效時,，表示當(dāng)前處理器系統(tǒng)出現(xiàn)了三種錯誤可能，分別為地址奇偶校驗錯,，在Special Cycle周期中出現(xiàn)數(shù)據(jù)奇偶校驗錯,，或者系統(tǒng)出現(xiàn)其他嚴(yán)重錯誤。

　　如果PCI總線支持64位模式,，還需要提供AD[63:32],、C/BE[7:4]、REQ64,、ACK64和PAR64這些信號,。此外PCI總線還有一些與JTAG、SMBCLK以及66MHz使能等信號,，本章并不關(guān)心這些信號,。