??? 摘? 要:? 一種基于PLX公司的PCI接口芯片的輔助開發工具,可極大地方便PCI產品的硬件調試,以及驅動程序和應用軟件的開發。給出了一個以PCI9052為接口芯片的圖形控制器的開發實例,以及在Windows操作系統下如何調用SDK中的API函數。?
??? 關鍵詞:? PCI橋? PCI9052芯片?? SDK?? VC++6.0
?
1 PCI總線和PCI橋接芯片?
??? PCI總線是一種目前較為流行的、先進的高速同步總線。它的歷史較短,正式的2.2版本于1999年2月發布。其優點在于能夠滿足設備之間實現快速訪問,因為PCI總線的全部讀寫傳送都可以用突發方式進行,且總線速度可達33/66MHz,數據寬度為32/64bit。此外,低功耗以及與處理器無關也是其優點。PCI有三個相互獨立的物理空間:存儲器地址空間、I/O地址空間和配置地址空間。配置空間用于訪問PCI設備的配置寄存器,以完成啟動時的初始化,并由配置軟件給PCI設備分配存儲器和I/O地址空間。?
??? 由于PCI總線協議較為復雜,在設計具有PCI接口的產品時,如果CPU或MCU沒有PCI接口,一般采用專用的橋接芯片,或者是可嵌入PLD中的IP核來實現PCI協議。Altera、Xilinx等PLD生產廠商大都提供可以嵌入自己產品中的支持PCI協議的IP Core,使用起來較為靈活,但是對應用者的要求也較高。采用專用PCI橋芯片,可以讓工程師不必精通PCI規范的各種細節,甚至不需完全了解PCI總線的時序,只要理解了橋電路的局部總線的性能,就可以順利地進行PCI產品的設計開發,不失為一種低成本、高效率的解決方案。主流的PCI橋芯片主要有AMCC公司的S593X和PLX公司的PCI9050、9054、9060等。其中PLX公司為其產品還提供一套軟件開發工具包SDK,它可以很好地幫助工程師進行硬件調試,并大大簡化PCI設備驅動程序及應用軟件的編制。?
2 用PCI9052構成的PCI接口電路?
??? 按照是否具有控制總線的功能,可以將PCI的設備功能劃分為主設備(Master)功能和目標設備(Target)功能,總線上可以有多個具有Master功能的設備,因此PCI是一個獨立于CPU的總線。PCI9050、9052、9030是PLX公司生產的具有完全Target接口功能的PCI橋接芯片,支持32位、33MHz即132MB/s傳送速度的PCI總線規范。其中PCI9030是最新推出的,支持高達60MHz的局部總線時鐘,并具備熱插拔功能。PCI9052集成了一個與標準ISA兼容的總線接口,簡化了接口電路的設計,應用較為方便。圖1是以PCI9052作為PCI橋的圖形控制板的接口邏輯電路框圖。與PCI9052接口的是一個具有二維圖形顯示功能的圖形控制器TMS34010。它擁有一個16位的I/O映射功能的主機接口(HPI),通用ISA總線的時序就可以滿足其要求,因此利用PCI9052的ISA端口可以非常簡便地實現圖形控制器與PCI總線的接口,并且由于只需要I/O接口操作功能,不需要ISA標準的存儲器讀寫功能,所以許多不需要的相關信號可以被省略。圖1中CPLD中的邏輯電路是將ISA地址線進行HPI端口的譯碼,并與讀寫選通
選中TMS34010。?
?
?
??? 由于PCI9052的ISA接口不是芯片上電后的缺省狀態,所以還要對硬件進行預先設置。首先,將PCI9052的MODE引腳接地,設置成非復用總線方式;然后對串行EEPROM進行預編程,也就是對芯片內部的寄存器進行設置。由于PCI9052的ISA模式已指定將局部總線的CS0分配給了ISA的存儲器地址空間,CS1分配給了ISA的I/O地址空間,所以要對CS0、CS1對應的兩組相關寄存器進行設置。其中LAS0RR、LAS0BA、CS0BASE用于設置PCI到ISA的存儲器地址空間的映射;LAS1RR、LAS1BA、CS1BASE用于設置PCI到ISA的I/O地址空間的映射;LAS0BRD、LAS1BRD用于將時序設置成能滿足ISA總線的要求。此外,須將INTCSR寄存器的第12位置成ISA模式,還要設置CNTRL寄存器,將第138、139腳置為ISA總線輸出信號
?
3 使用SDK實現PCI設備的驅動和應用軟件的開發?
??? 要完成對PCI設備產品的開發和調試,相關的軟件調試工具是必不可少的。PLX公司的Software Development Kits(SDK)就是這樣一個功能較為完善的工具包。?
3.1 SDK軟件包的內容和特點?
??? SDK軟件包主要包括以下內容:?
??? (1)Windows 98/NT/2000兼容的設備驅動程序和以此為基礎的HOST API庫函數;?
??? (2)一個Windows下的調試應用軟件 PLXMon,它可以對PLX公司的所有PCI接口芯片進行配置和操作,使用非常方便;?
??? (3)可以支持多種嵌入式CPU的Local API庫函數;?
??? (4)可以支持VxWorks、Linux、pSOS等多種RTOS的BSP。?
??? 其中(3)、(4)項是專業版SDK-PRO的內容,對于在嵌入式實時操作系統(RTOS)上開發具有嵌入式CPU的PCI MASTER設備是很有幫助的。而在Windows操作系統上開發PCI的TARGET設備,(1)、(2)項即可滿足要求,而且利用SDK的HOST API就可方便地進行設備驅動程序的開發。?
3.2 使用SDK開發步驟?
??? 將PCI SDK安裝后,Windows的驅動程序就已被放置在SDK的目錄下,插入PCI設備后上電,操作系統自動搜索到新的PCI硬件,并且識別出PLX接口芯片的型號,要求安裝驅動程序,將SDK的相應目錄給出,便自動完成安裝。?
??? 如要進行硬件調試,PLXMon是一個使用簡便的基于Windows 98/NT/2000操作系統的調試工具。它可以查看和修改PLX公司的PCI橋芯片內的所有寄存器的值,并支持FLASH和EEPROM編程,可極大地方便硬件的調試。而要開發用戶自己的設備驅動或應用程序,還需要Microsoft的Windows DDK和Visual C/C++ 6.0,步驟如下:1、將PLX公司的SDK包含在工程目錄下;2、程序中要設置PCI_CODE和LITTLE_ENDIAN宏定義;3、包含頭文件PlxApi.h;4、將PlxApi.lib插入到工程中去;5、調用PLX公司的API函數完成相應的功能操作。?
3.3 實例說明?
??? 下面是一段在Visual C++6.0環境下編寫的代碼,僅為了說明如何在計算機局部總線上調用SDK的API函數對上設備進行I/O讀寫等基本操作,這也是編寫一個設備驅動程序的基礎。為了節省篇幅,省略了程序中變量和函數的詳細說明部分,具體可參考文獻[4]。?
PlxPciDeviceFind(&Device, &DeviceNum);//首先在PCI總線上尋找PLX公司的PCI接口芯片,獲得一個指向DEVICE_LOCATION類型的指針變量Device;?
rc = PlxPciDeviceOpen(&Device, &hDevice);//打開這個設備,獲得一個句柄hDevice;?
PlxChipTypeGet(hDevice, &ChipType, &Rivision);//通過句柄讀出芯片的型號;?
port = PlxPciConfigRegisterRead(Device.BusNumber, Device.SlotNumber, 0x1c, &rc);?
??? //利用獲得的設備總線和插座的序號信息定位該設備,并調用函數讀取PCI9052內部寄存器關于該設備被分配在PCI總線上I/O空間的端口地址(0x1c是要讀的PCIBAR3寄存器的地址偏移量);?
port = port & ～(1 << 0);? //清第零位,得到真正的端口基地址;?
rc=PlxIoPortRead(hDevice,port + 0x2b0,BitSize16,&RegValue);//將基地址加上偏移地址,讀取局部總線擴展端口的數據,寫操作與此類似;?
……?
PlxPciDeviceClose(hDevice);?//程序結束時,與PlxPciDeviceOpen()相對應,釋放該設備;?
??? 本文介紹的只是最簡單的應用SDK API庫的步驟和方法。目前3.2版SDK提供的API庫函數功能已非常完善,可完成PCI總線上的包括存儲器、I/O和配置寄存器的讀寫、中斷響應以及DMA通道等要求的各種功能,完全可以滿足應用軟件開發的需要。?
??? SDK最大的優點是使用方便簡單,不過它只是面向PLX公司的PCI接口芯片的開發工具,不能做到與芯片無關;另外,它提供的API庫只是基于Windows操作系統的,并且要預先安裝它提供的各類芯片的驅動程序,然后通過DLL的調用來實現驅動,因此無法開發運行在核心態的真正的VxD。這些是它的局限性。?
參考文獻?
1 Tom Shanley.? Don Anderson.PCI系統結構.北京:電子工業出版社,2000?
2 PLX Corporation.PCI 9052 Data Book,February 2000?
3 PLX Corporation.PLX SDK User＇s Manual,March 2001?
4 PLX Corporation.PLX SDK Programmer＇s Reference Manual,?March 2001?