PCI总线协议(一)

本文介绍了PCI总线的基础知识,包括其高速性、即插即用性等特性。详细阐述了PCI总线的主要性能,如传输速率、多总线共存、独立于CPU等,并解析了PCI总线的特点,如并行操作能力、自动配置等。此外,文章深入讲解了PCI总线协议,包括PCI设备引脚、传输控制和寻址方式,如I/O地址空间、内存地址空间和配置地址空间。通过对PCI总线协议的全面解析,帮助读者理解PCI总线的工作原理和操作流程。

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    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/BE0~3: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

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