概述
PCI9054是由美國PLX公司生產的先進的PCI I/O加速器，採用了先進的PLX數據流水線結構技術，是32位、33MHz的PCI總線主I/O加速器；符合PCI本地總線規範2.2版，突發傳輸速率達到132MB/s，本地總線支持複用/非複用的32位地址/數據；有M、C、J三種模式；針對不同的處理器及局總線特性可選，儘量減少中間邏輯；具有可選的串行EEPROM接口，本地總線時鐘可和PCI時鐘異步。PC9054內部有6種可編程的FIFO，以實現零等待突發傳輸及本地總線和PCI總線之間的異步操作；支持主模式、從模式、DMA傳輸方式，因其強大的功能可應用於適配卡和嵌入式系統中。PCI 9054是一種性價比較高的PCI橋路芯片，比PCI9080、PCI9050等性能更優越。
PCI 9054其內部原理如圖1所示。它採用先進的PLX數據管道結構技術，是32Bit、33MHz的PCI總線主I/O加速器。
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PCI9054主要特性如下：
·符合PCI V2.1，V2.2規範，包含PCI電源管理特性。
·支持VPD（Vital Product Data）的PCI擴展。
·支持PCI雙地址週期，地址空間高達4GB。
·具備120準備報文單元，完全兼容120 V1.5規範。
·提供了兩個獨立的可編程DMA控制器，每個通道均支持塊和
Scatter/Gather的DMA方式，DMA通道0支持請求DMA方式。
·在PCI啓動模式下，PCI 9054可插入類型1和類型2的配置週期。
·PCI和Local Bus數據傳送速率高達132MB/S。
·支持本地總線直接接口Motorola MPC850或MPC860系列、Intel i960系列、IBM PPC401系列及其它類似總線協議設備。 ·本地總線速率高達50MHz；支持複用/非複用的32bit地址/數據；本地總線有三種模式；M模式、C模式和J模式，可利用模式選擇引腳加以選擇。
·具有可選的串行EEPROM接口。
·具有8個32bit Mailbox寄存器和2個32位Doorbell寄存器。
功能描述
PCI9054的物理總線接口
PCI9054提供了三種物理總線接口：PCI總線接口，LOCAL總線接口及串行EPROM接口。LOCAL總線的數據寬度爲32位，時鐘頻率可達到50MHz並且支持數據預取功能。
PCI9054的總線操作包括PCI總線操作和本地總線操作。對於PCI總線操作，它完全遵守2.2版本PCI規範。PCI9054本地總線支持非多路複用32位地址/數據總線，多路複用32位和8位，16位或32位本地總線設備從屬訪問，運行速率高達50MHz，可以獲得200MB/S的本地總線突發傳輸速率。
PCI9054的LOCAL總線與PCI總線之間數據傳輸有三種方式：主模式(Direct Master)、從模式(Direct Slave)和DMA方式。其內部具有兩個DMA數據通道，雙向數據通路上各有6個FIFO進行數據緩衝，可同時進行高速的數據接收和發送。8個32位Maibox寄存器可爲雙向數據通路提供消息傳送。
PCI9054還提供了一個串行EEPROM接口，容量2K字節。在配置存儲器中存放了廠家標誌、設備標誌以及本地總線的基地址空間、I/O空間和中斷控制信號等信息。初始化時，系統自動將串行EEPROM中的配置參數裝入PCI配置寄存器，並根據本地總線對內存、I/O端口和中斷的需求統一劃分，自動配置。其中本地端寄存器也可以由本地CPU讀寫，直接進行配置。
PCI9054工作模式
PCI9054有3種工作模式：C、M和J模式。M模式主要針對Motorola公司高性能MPC850/860的應用而設計，主要應用在電信領域。J模式的接口設計相對比較複雜，通常用的是C模式。
C模式下PCI9054分爲PCI Initiator操作和PCI Target操作。在PCI Initiator操作過程中，本地處理器或本地總線主控設備能夠直接通過PCI9054訪問PCI總線，發起Local-to-PCI的數據傳輸。而在PCI Target操作過程中，PCI總線主控設備可以以可編程的等待狀態、總線寬度和突發傳輸功能訪問PCI9054的三個本地空間(空間0，空間1和擴充ROM空間)。
PCI9054的DMA突發模式
PCI9054集成了兩個相互獨立的DMA通道，每個通道都支持Block DMA和Scatter/Gather DMA，通道0還支持Demand DMA傳輸方式
Block DMA要求PCI主機或Local主機提供PCI和Local的起始地址、傳輸字節數、傳輸方向。主機設定DMA開始位啓動數據傳輸，一旦傳輸完成，PCI9054設定DMA"傳輸結束位"結束DMA。如果啓動中斷允許位，在傳輸結束時PCI9054將向主機申請中斷。在DMA傳輸中，PCI9054既是PCI總線的主控器又是Local總線的主控器。
Scatter/Gather DMA要求主機在PCI空間或Local空間設定Descriptor模塊，模塊包括PCI和Local的起始地址、傳輸字節數、傳輸方向和下一個Descriptor模塊的地址。PCI9054載入第一個Descriptor模塊併發起傳輸，連續加載下一個模塊，直到它偵測到“鏈結束位”有效，PCI 9054設置“傳輸結束位”，或者申請PCI或Local中斷。這種模式下，PCI9054也可以在每個模塊加載時有效中斷信號，結束DMA傳輸。若Descriptor模塊在本地存儲空間，可以編程使DMA控制器在每次DMA傳輸結束後清除傳輸字節數。
PCI9054寄存器
PCI9054內部提供了5種寄存器：PCI配置寄存器、本地端配置寄存器、運行時間RUNTIME寄存器、DMA寄存器和120信息寄存器。下面對PCI配置寄存器和本地端配置寄存器的功能做簡要介紹。
PCI配置寄存器也就是我們常說的PCI配置空間，它提供了配置PCI的一些信息。其中VenderID，DeviceID，RevisionID，HeaderType，ClassCode用於PCI設備的識別。
命令寄存器（Command）包含設備控制位，包括允許存儲器讀寫響應等。
狀態寄存器（Status）用於記錄PCI總線的相關事件。
PCI配置寄存器提供了6個基地址寄存器，這些基地址都在系統中的物理地址範圍內，其中BASE0和BASE1用來訪問其他配置寄存器的基地址，BASE1是其他配置寄存器映射到PCI端內存的基地址，BASE2是其他寄存器映射到PCI端I/O的基地址。
可以通過PCI端內存和PCI端I/O來訪問LOCAL配置寄存器與其他3種寄存器。BASE2~5四個空間提供了訪問本地端所接的4個芯片（當然可以少於4個），它們將本地端的芯片通過本地端地址（在LOCAL配置寄存器中設）翻譯成PCI的地址，也就是將本地的芯片映射到系統的內存或I/O口。這樣使得用程序操作這一段內存（或I/O）實際上就是對本地的芯片操作。
本地端配置寄存器提供了本地端的一些信息，如圖2 C模式部分時序圖
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LCLK：輸入信號，時鐘信號
LHOLD：輸入信號，申請使用本地總線
LHOLFA：輸入信號，對LHOLD應答
基於PCI9054的PCI接口設計
PCI 9054 以其強大的功能和簡單的用戶接口，爲PCI總線接口的開發提供了一種簡潔的方法，設計者只需設計出本地總線接口控制電路，即可實現與PCI總線的高速數據傳輸。
圖3是應用PCI9054作爲接口芯片，開發PCI總線擴展卡的總體硬件框架圖
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下面簡單介紹以PCI9054爲接口芯片的網卡設計。
硬件設計
見圖4
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第一部分是9054和PCI插槽間的連接信號線。這些信號包括地址數據複用信號AD[31:0]，總線命令信號C/BE[3:0]#和PCI協議控制信號PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#、IDSEL、PERR#和SERR#。
第二部分是9054與EEPROM的連線。這裏有四根信號線：EESK、EEDO、EEDI、EECS，串行EEPROM的數據通過燒寫編程的方式，也可以通過本地CPU直接編程的方式來完成初始化。
第三部分就是9054與應用電路的連接。其中LA地址總線、LD數據總線、LBE#字節使能信號和CPLD相連；LW/R讀寫信號、BLAST#、READY#、ADS#和8051單片機相連。
PCI9054工作在初始化器模式時，要求本地端的總線是32位的。在這裏，用CPLD實現將80C51單片機的8位數據與16位地址轉換成32位的數據和地址，使用RAM的目的是提高8051的數據傳輸速度和處理複雜的TCP/IP協議，EEPROM用來保存相關的信息狀態等。
軟件設計
軟件程序主要分爲兩大部分，一是對PCI9054芯片的PCI端配置寄存器和本地端配置寄存器進行正確的編程配置；二是網絡通訊，包括網卡初始化、發送控制和接收控制3部分。
結束語
在實踐開發中我們發現，用PCI9054開發各種高速數據採集系統、圖象處理系統等PCI設備，能夠減少許多相應的外圍器件，降低開發難度，縮短開發週期，大幅度壓縮成本。
原文地址：http://blog.21ic.com/user1/1202/archives/2006/24203.html