5. PCI仲裁器工作原理
假設PCI仲裁器上接三個PCI設備，如下圖所示。
假定PCI1,PCI2,PCI3三個設備的優先級相同，上電後，PCI總線仲裁器會將PCI1設備的GNT1信號驅動爲低電平(有效)。即PCI1佔用PCI總線。如果此時PCI1上沒有數據傳輸，但PCI2上有數據要傳輸，PCI2設備就會驅動REQ2爲低電平來向仲裁器發出PCI總線使用請求。仲裁器在時鐘的上升沿採樣到REQ2信號，在下一個時鐘沿，PCI2將FRAME和IRDY驅動爲低電平(FRAME和IRDY是所有PCI設備共用的)，仲裁器在時鐘的上升沿採樣到這兩個信號後，就將GNT2驅動爲低電平，應答PCI2的請求，這樣，PCI2就擁有了PCI總線的使用權。
這裏有一個問題，爲什麼PCI總線仲裁器不在採樣到REQ2信號有效後立即將GNT2置低，將PCI總線的使用權交給PCI2設備，而是要等到PCI2設備的FRAME和IRDY信號有效後才執行呢？ 這主要是仲裁器避免某些PCI設備申請總線使用權而實際上不使用，所以要等到FRAME和IRDY信號有效後(表示數據傳輸準備就緒)才授權使用總線。如果仲裁器在採樣到REQ2有效後，一直沒有采樣到FRAME和IRDY信號有效，仲裁器會不會一直等待下去呢？答案是不會，仲裁器內部有一個定時器，等到定時器超時後，仲裁器就不再等了。
仲裁規則：優先級高設備搶佔優先級低設備資源
假設三個PCI設備的優先級順序爲：PCI3>PCI2>PCI1。
某個時刻，PCI1正在使用PCI總線傳輸數據，如果此時PCI2想要使用PCI總線，於是將REQ2驅動爲低，向PCI總線仲裁器申請PCI總線的使用權，此時REQ1和REQ2都處於有效狀態，雖然PCI2的優先級高於PCI1，但是總線仲裁器不會馬上響應PCI2的請求。而是等待PCI1完成一次操作(注意：是一次操作，不是全部)後，PCI1將FRAME和IRDY總線驅動爲高(每完成一次操作都需要進行此操作的)。 PCI2探測到PCI總線空閒後，將FRAME和IRDY信號驅動爲低。總線仲裁器採樣到這兩個信號有效後，將GNT1驅動爲高，同時將GNT2驅動爲低，將總線的使用權轉交給PCI2。
此時，如果PCI1完成了全部傳輸，會將REQ1驅動爲高。
如果PCI1還有數據等待傳輸，那麼它會將REQ1一直保持爲低電平，一直進行總線申請。一直等待到PCI2完成所有操作後，還會將PCI總線的使用權釋放給PCI1。
6.PCI操作類型
前面已經說過了，在FRAME信號有效後的第一時鐘週期，AD[31:0]總線上傳輸的是目標PCI器件的地址，C/BE[3:0]上傳輸的操作命令類型。如下圖所示。
7.PCI總線的讀寫時序
PCI總線寫時序如下圖所示
如上圖所示，在FRAME#有效後的第一個時鐘週期內，AD上傳輸的是要寫入目標PCI設備的地址信息，C/BE#上傳輸的是命令類型(I/O寫命令爲0011)，DEVSEL#信號有效後，表明目標PCI設備已經被選擇到，IRDY#和TRDY#同時有效後，主PCI設備向目標PCI設備中傳輸要寫入的數據，在第5個時鐘週期時，IRDY#和TRDY#同時變爲無效狀態，AD總線上被插入一個等待週期，第6和第7個時鐘週期時，IRDY#有效，但是TRDY#無效，傳輸仍然不能有效進行，總線上被繼續插入兩個等待週期，第8個時鐘週期時，IRDY#和TRDY#都有效，數據傳輸繼續。 PCI總線的讀時序如下圖所示。
讀操作同寫操作類似，只是在FRAME#有效後的第一個時鐘週期內，C/BE#上傳輸的是讀操作命令而已(I/O讀操作命令爲0010)。
8. PCI設備的配置空間
所有除主橋之外的設備功能，必須實現配置地址空間，目前有三種類型的首部格式：首部類型0，用於全部除PCI橋之外的設備；首部類型1，用於PCI-PCI橋；首部類型2，用於Card Bus橋。
每個PCI設備的配置空間大小爲256字節，用來存放PCI配置文件，其中文件頭標識區佔64字節，下圖爲Type0類型首部。
1).廠家ID(Vender ID)：用來區別每個PCI設備生產商，由PCI-SIG組織分配，0xFFFF表示無效。
2).設備ID：用來標識設備類型。
3).命令寄存器：爲發出PCI和響應PCI總線命令提供粗略控制。
4).狀態寄存器：用於記錄PCI總線的事件狀態信息。
5).版本標識：標識PCI設備的版本。
6).分類代碼：用來表示PCI設備的功能分類和特定的編程接口，爲只讀存儲器。
7).Cache行大小：指定系統中高速緩存cache一行的長度，以Dword爲單位，可讀寫。
8).持有定時器：指定PCI總線主設備的延時計時值，以PCI總線的時鐘爲單位。
9).配置類型：表示頭標區類型，以及是否爲多功能設備。
10).自測能力BIST：Built-In self test，支持自測的PCI設備爲1，不支持的爲0。
11).基地址0~5：實現PCI設備所有使用地址空間的再定位。
12).擴展ROM基地址：表示ROM再內存中的起始地址，執行其中代碼完成PCI初始化。
13).中斷線：報告PCI設備與系統中斷連接情況。
14).中斷引腳：表示PCI設備使用了哪些中斷引腳。
15).最短獲准時間：指定PCI設備對延時計數器的設定值。
16).最大等待時間：指定PCI設備對延時計數器的設定值。
9.PCI總線小案例
在測試PCI總線的TRDY信號時，發現該信號從低電平拉昇到高電平時太緩慢，如下圖所示。
問題分析：
TRDY是s/t/s信號，在前面已經講過了，s/t/s信號有如下特點：
1).在某一個時刻只能由一個設備驅動；
2).在釋放之前必須將該信號驅動到高電平，並且至少保持一個時鐘週期；
3).其它設備必須等到該信號釋放至少一個時鐘週期後才能重新驅動它。
4).該信號必須進行外部上拉處理。
經過分析該PCI總線的邏輯代碼得知，該邏輯在處理s/t/s信號時沒有完全按照規範要去來做，在將TRDY信號置爲低電平有效後直接釋放到高阻態，沒有將它驅動到高電平後再釋放，因此，TRDY在低電平位置被釋放到高阻態後，完全依靠外部的上拉電阻將其拉到高電平位置，由於外部上拉比較弱，導致我們上面見到的TRDY電平上升緩慢現象。修改邏輯代碼後，問題消失。
