PCI总线协议（一）

    刚开始接触BIOS开发，目前正在学习关于PCI总线方面的知识，以下是本人根据网上的资料所整理的PCI学习笔记，如果有什么不对的地方，感谢大神的斧正。

    众所周知，PCI总线是计算机主板上不可或缺的部分，它连接着大部分的硬件设备，可以连接扩展到Super I/O上连接键盘和鼠标等低速设备，也可以连接声卡、网卡等中高速设备，甚至可以扩展PCIe总线连接显卡这类高速设备。

一、 PCI总线

1、PCI总线简介

PCI是PeripheralComponent Interconnect（外设部件互连标准）的缩写，它是一种局部并行总线标准。它的工作频率是33MHz，PCI总线是一种树型结构，并且独立于CPU总线，可以和CPU总线并行操作。PCI总线上可以挂接PCI设备和PCI桥片，PCI总线上只允许有一个PCI主设备，其他的均为PCI 从设备，而且读写操作只能在主从设备之间进行，从设备之间的数据交换需要通过主设备中转。

2、PCI总线主要性能

      （1）传输速率高。在32bit操作系统中最大传输为132MB/s，在64bit操作系统中传输速率可达到264MB/s。

      （2）能够多总线共存。在一个系统中可容纳多种总线设备共同工作，允许不同速度的设备一同工作。

      （3）独立于CPU。PCI总线不依赖于某一具体的CPU。

      （4）自动识别与配置外设。用户使用方便。

      （5）并行操作能力。一种并行的数据传输方式，传输效率高。

      （6）适应不同的电压环境。可以在5V和3.3V电压下工作。

3、PCI总线特点

     （1）高速性。PCI总线的主设备（Master）可与微机内存直接交换数据，而不必经过微机CPU中转，也提高了数据传送的效率。

     （2）即插即用性。而PCI板卡的硬件资源则是由微机根据其各自的要求统一分配，决不会有任何的冲突问题。

     （3）可靠性。PCI总线增加了奇偶校验错（PERR）、系统错（SERR）、从设备结束（STOP）等控制信号及超时处理等可靠性措施，使数据传输的可靠性大为增加。

     （4）复杂性。硬件设计和软件开发上的难度增加。

     （5）自动配置。PCI中有256字节的空间存放配置信息（中断、存储地址和某些定时信息）。

     （6）中断共享。低电平触发方式，多个中断可使用同一中断。

     （7）扩展性好。可以多级采用PCI总线进行扩展，都是并发工作。

     （8）多路复用。采用了地址线和数据线共用一组物理线路

     （9）严格规范。PCI总线对协议、时序、电气性能、机械性能等指标都有严格的规定，保证其可靠性和兼容性。

 

二、 PCI协议基础

1、 PCI设备引脚介绍

图1 PCI总线引脚图

  按照类型将上述引脚分类，逐个进行介绍。

（1）、系统信号线

CLK：时钟信号线，系统在时钟信号上升沿是有效，才能进行传输。

RST：复位信号线，在低电平时信号才能进行传输。

 

（2）、地址及数据线

  AD₀-AD₃₁：地址和数据多路复用的输入输出信号。在FRAME有效时是地址周期，在IRDY和TRDY同时有效时是数据周期。在执行地址周期时，地址周期为一个时钟周期，在该周期中AD0～AD31线上含有一个32位的物理地址，对于I／O操作，它是一个字节地址；若是存储器操作和配置操作，则是双字地址。在执行数据周期时，IRDY有效表示写数据稳定，TRDY有效表示读数据有效。

C/BE_0~3：总线命令和字节使能多路复用信号线。在地址周期内，这四条线上传输的是总线命令；在数据周期内，传输的是字节使能信号，用来表示在整个数据期中， AD0～AD31上哪些字节为有效数据。

   PAR：奇偶校验信号。它通过AD[31：：00]和C/BE[3：：0]进行奇偶校验。主设备为地址周期和写数据周期驱动PAR，从设备为读数据周期驱动PAR。

（3）、接口控制信号线

   FRAME：帧周期信号。由当前主设备驱动，表示一次访问的开始和持续时间。当其 无效时，表示传输的最后一个数据周期。

   IRDY：主设备准备好信号。该信号有效表明发起本次传输的设备（主设备）能够完成一个数据期。它要与TRDY配合使用，当这两者同时有效时，才能进行完整的数据传输，否则即为等待周期。在写周期，该信号有效时，表示有