PCI接口芯片s5935及其应用

ＰＣＩ局部总线由于具有高速率以及支持即插即用等特点在微机系统中得到广泛应用。利用ＰＣＩ接口芯片可以方便地设计ＰＣＩ规范板卡。ｓ５９３５是ＡＭＣＣ公司ｓ５９ｘｘ系列ＰＣＩ接口芯片中的一种。该芯片功能强大，可用于高速数据采集处理卡、视频加速卡以及多媒体通信等。其主要特点如下：

●兼容ＰＣＩ２．１规范，可实现ＰＣＩ总线主设备和从设备功能；

●具有高达１３２ＭＢ／ｓ的传输速率；

●支持８／１６／３２位外加用户总线；

●可选ｎｖＲＡＭ和扩展ＢＩＯＳ；

●具有直通、邮箱、ＦＩＦＯ／ＤＭＡ三种工作方式；

●适于３２位５Ｖ电平ＰＣＩ卡，具有１６０脚ＰＱＦＰ和２０８脚ＴＱＦＰ两种封装。

１　ｓ５９３５的结构

图１所示是ｓ５９３５的内部结构框图。ｓ５９３５中的寄存器分为ＰＣＩ配置寄存器组和操作寄存器组。前者可从ｎｖＲＡＭ的４０ｈ～７ｆｈ位载入，也可以是默认值，ｓ５９３５只能实现首部类型０和单功能设备配置。后者用于ｓ５９３５与外加总线的操作配置和数据传输（如中断控制，邮箱入口等），从ＰＣＩ总线访问时称为ＰＣＩ操作寄存器组，地址为ＰＣＩ操作寄存器基址加各寄存器偏移地址；而从外加总线访问时，称为外加总线操作寄存器组，可通过ＡＤＲ[６:２]选择。

ｓ５９３５的引脚接口分为ＰＣＩ总线接口、外加总线接口和ｎｖＲＡＭ接口。外加总线接口包括中断、复位输出、数据总线及控制引脚，这三种工作方式各有其独立的控制引脚。

２　ｓ５９３５的工作方式

ｓ５９３５具有直通、邮箱和ＦＩＦＯ三种工作方式，其中直通方式（Ｐａｓｓ－Ｔｈｒｕ）可以实现ＰＣＩ总线对外加总线的实时读写，它可对ＰＣＩ总线读写时序直接响应；邮箱方式（ＭＡＩＬＢＯＸ）可通过ＰＣＩ总线与外加总线的一方读／写邮箱，另一方接收中断／查询并写／读邮箱；以上两种工作方式只能在ｓ５９３５作为ＰＣＩ从设备时实现。 而ＦＩＦＯ方式则可使其作为总线主设备来启动ＤＭＡ数据传输。在典型的ＰＣＩ数据处理卡中，可用ｓ５９３５作为ＰＣＩ接口通过ＤＳＰ处理数据，同时使用ＦＰＧＡ完成ＤＳＰ与ｓ５９３５间的逻辑转换；邮箱或直通方式用于主机和ＤＳＰ之间的命令和参数传输，ＦＩＦＯ／ＤＭＡ方式则可完成高速批量数据传送。下面是ｓ５９３５的ＰＣＩ配置及三种工作方式在Ｗｉｎ-ｄｏｗｓ２０００下的ＷＤＭ驱动程序（ＤＤＫ编程）。

２．１ ｓ５９３５的ＰＣＩ配置

ＰＣＩ配置寄存器格式可参考ＰＣＩ协议文档。如果不使用ｎｖＲＡＭ加载ｓ５９３５的ＰＣＩ配置寄存器，将无法实现ＦＩＦＯ和直通工作方式。ＰＣＩ配置寄存器中的基址寄存器ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ０对应于ＰＣＩ操作寄存器的基地址；ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ １至４则分别对应于四个直通通道地址（无ｎｖＲＡＭ时默认为０）。上述基址寄存器的内容可由系统在初始化时查询以确定映射方式（Ｉ／Ｏ或内存映射）、直通通道位宽和地址范围，然后由系统写入物理地址，这种具体配置方法比较麻烦（见参考文献１和２）。同时，ｎｖＲＡＭ的４５ｈ字节的第５、６位必须置０以使能ＦＩＦＯ操作。

２．２ 直通方式

ｓ５９３５提供有四条直通通道，可以实现单周期和突发数据传送。在主机驱动程序中，读写直通通道地址可实现数据传输，如：

ＷＲＩＴＥ ＰＯＲＴ ＵＳＨＯＲＴＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ３＋ＯＦＦ-ＳＥＴ ＡＤＤＲＥＳＳ，ＤＡＴＡ　；

ｓ５９３５外加总线接口部分相关引脚：

ＰＴＡＴＮ： 输出，直通周期开始；

ＰＴＮＵＭ１０： 输出，指示四个直通通道之一；

ＰＴＢＥ３０： 输出，ＤＱ３１０字节使能；

ＰＴＷＲ： 输出，读写选择；

ＰＴＡＤＲ： 输入，ＯＦＦＳＥＴ ＡＤＤＲＥＳＳ从直通地址寄存器驱动至ＤＱ３１０；

ＰＴＲＤＹ： 输入，表明外加总线完成传输；

ＡＤＲ６２： 输入，选择外加操作寄存器；

２．３ 邮箱方式

ｓ５９３５有输入、输出邮箱各四个，多采用中断／查询方式传输数据，外加总线则可由ＡＤＲ６：２和ＩＲＱ等引脚实现。中断控制／状态寄存器用于实现中断的使能配置、查询和清除，邮箱状态寄存器可查询邮箱状态，通过控制／状态寄存器可使邮箱复位。还可以通过ＥＡ０８脚直接读写外加总线４号输出邮箱的第三字节，这也是直连外部中断的一种简单方法。在Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００下，其典型ＷＤＭ驱动程序中断相关部分模型如下（地址Ｉ／Ｏ映射）：

ＡｄｄＤｅｖｉｃｅ（）／／加载设备

 ……

ＩｏＩｎｉｔｉａｌｉｚｅＤｐｃＲｅｑｕｅｓｔ（）；

……

ＤｉｓｐａｔｃｈＰＮＰ  　 ／／

……

ｃａｓｅ ＣｍＲｅｓｏｕｒｃｅＴｙｐｅＩｎｔｅｒｒｕｐｔ：

ＧｅｔＩｎｔｅｒｒｕｐｔＲｅｓ　； ／／取得中断资源

……

ＷＲＩＴＥ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ０＋ＩＮＴＣＳＲ，ＤＩＳＡＢＬＥ ＩＮＴ ＤＷＯＲＤ） ；／／禁止中断

ＩｏＣｏｎｎｅｃｔＩｎｔｅｒｒｕｐｔ　

……

    ＤｅｖｉｃｅＣｏｎｔｒｏｌ（）／／实现应用程序中ＤｅｖｉｃｅＩＯＣｏｎ-ｔｒｏｌ函数对设备的读写

 ……

ｓｗｉｔｃｈＣＯＮＴＲＯＬＣＯＤＥ　……

ｃａｓｅ ＥＮＡＢＬＥ ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ： ／／使能和配置

中断方式

ＷＲＩＴＥ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ０＋ＩＮＴＣＳＲ，ＩＮＴ ＭＡＳＫ ＤＷＯＲＤ）；

ｃａｓｅ ＷＲＩＴＥ ＤＡＴＡ：

ＷＲＩＴＥ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ０＋ＩＮＣＯＭＩＮＧ ＭＢＯＸ２ ＡＤＤＲＥＳＳ，ＤＡＴＡ）；

}

……}

ＩｎｔｅｒｒｕｐｔＨａｎｄｌｅｒ 　 ／／中断服务函数

{ ……

ＤＷＯＲＤ＝ ＲＥＡＤ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤ-ＤＲＥＳＳ ０＋ＩＮＴＣＳＲ）／／查询是否使本设备产生的中断及本设备以何种方式产生中断

……

ＤＷＯＲＤ＝ＲＥＡＤ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤ-ＤＲＥＳＳ ０＋ＰＣＩ ＩＮＣＯＭＩＮＧ ＭＢＯＸ２）；／／假设２号邮箱收到数据产生此中断

ＷＲＩＴＥ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ０＋ＩＮＴＣＳＲ，ＤＥＡＳＳＥＲＴ ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ ＷＯＲＤ）；／／清中断

……

ＩｏＲｅｑｕｅｓｔＤｐｃ（）；／／调用ＤｐｃＦｏｒＩＳＲ函数，完成可推迟的中断服务

……

ＤｐｃＦｏｒＩＳＲ 　 ……

２．４ ＦＩＦＯ方式

ｓ５９３５的两条ＦＩＦＯ，分别对应于读、写外加总线，它们可根据读写方向由ｓ５９３５自动选择。当外加总线作为主控设备时，使能ＡＭＲＥＮ（外加总线主控读使能）和ＡＭＷＥＮ（外加总线主控写使能）引脚即可启动ＦＩＦＯ／ＤＭＡ传输，同时可通过相应的引脚或寄存器得到ＦＩＦＯ状态并复位ＦＩＦＯ。当从ＰＣＩ总线进行ｓ５９３５主控ＦＩＦＯ／ＤＭＡ传输时，首先应在中断配置寄存器中写ｅｎｄｉａｎ格式和中断方式，然后写地址和计数寄存器，最后写ＰＣＩ控制／状态寄存器（ＭＣＳＲ）并启动ＤＭＡ， 在Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００下的驱动程序步骤如图２所示，具体编程可参考邮箱方式。