基于CH365芯片的PCI总线接口卡的设计与实现

　　1 引 言

　　ISA(Industry Standard Architecture，工业标准结构)总线是上世纪八十年代中期出现的工业现场控制总线。

　　ISA总线数据传输速率较低，又不能动态地分配系统资源，且对CPU占用率高，相应的插卡数量有限，并且如果几个设备同时调用共享的系统资源，很容易出现冲突现象。所以ISA总线被PCI总线为代表的新一代计算机总线替代成为必然。与ISA总线相比，32位的PCI总线速度更快(数据传输率为133 Mb/s)、实时性更好、可控性更佳，更易于实现高速实时的I/O口控制卡、通信接口卡、数据采集卡等。但PCI总线也因其32位地址与数据复用、控制总线及时序较复杂等原因导致以FPGA实现比较困难。本文所述通过CH365芯片可以快速实现PCI接口电路的设计，支持ISA总线接口向PCI总线接口的升级，并且由CH365芯片的本地硬件地址功能可以实现原系统软件无需修改就可使用，大大降低了板卡升级的时间周期和开发难度，具有较高的实用价值和推广价值。

　　2 PCI总线的特点

　　PCI是先进的高性能局部总线，可同时支持多组外围设备。其特点是：总线操作与处理器一存储器子系统操作并行;线性突发传输;极小的存取延误;不受处理器限制;基于PCI卡设备信息，全自动配置与资源分配，实现即插即用。

　　PCI的地址空间有3类：存储器、I/O和配置地址空间。存储器空间和I/O空间同以前的ISA总线规范相同，而配置空间是PCI所特有的。配置空间使系统处理器能够枚举PCI总线上的各种设备，并根据设备要求自动配置存储器和I/O的地址空间。操作系统在自检的过程中检测所有PCI设备，读取设备的配置信息，并给每一设备分配系统资源，如中断、I/O空间、存储器空间等。在PCI系统结构中，为每个PCI都提供了256个字节(至少是前64个字节)的配置空间，这256个字节的配置空间中前64个字节称为头区域，是每一个PCI设备都应该实现的，他的主要功能是识别PCI接口设备，以及PC访问板卡的方式等。其余的192个字节根据不同的PCI设备有所不同。

　　3 PCI接口芯片的选择

　　PCI接口电路至少实现如下功能：

　　(1) 高速的地址产生单元;

　　(2) 地址译码及命令译码单元;

　　(3) 标准配置寄存器(64个字节)、PCI总线逻辑接口单元、用户设备逻辑接口、数据缓冲区等。

　　所以若用FPGA芯片直接设计PCI接口则难度大且开发周期长，而专用的PCI接口芯片可以实现完整的PCI主控模块和目标模块接口功能，将复杂的PCI总线接口转换为相对简单的接口。

　　目前常用的PCI专用接口芯片有PLX公司PCI90XX系列，AMCC公司S59XX系列，南京沁恒公司的CH365通用PCI接口芯片。其中南京沁恒公司的CH365是国内自主开发的PCI总线接口芯片，CH365将32位高速PCI总线转换为简便易用的类似于ISA总线的8位主动并行接口，并提供独有的本地硬件地址请求功能，适合制作低成本的基于PCI总线的计算机板卡，以及将原先基于ISA总线的板卡升级到PCI总线上。另外CH365价格便宜、使用方法简单，非常适合用于短周期、低成本PCI接口卡的制作。其一般应用框图如图1所示。