摘 要：本文簡要介紹了PCI協議從模式接口芯片PCI9052特點，并說明了EEPROM配置注意事項。最后結合51單片機將其應用于通用網絡控制卡設計課題,介紹了控制卡工作原理，并給出了軟硬件結構設計。

關鍵詞：PCI總線，PCI接口芯片9052,WDM

1、前言

　　PCI（Peripheral Compornent Interconnect,即外圍部件互連）總線是一種能為主CPU及外設提供高性能數據總線的局部總線。目前已經成為最流行的、也是最有發展前途的計算機系統局部總線[1]。相應的，計算機應用領域的各種功能擴展卡也必將逐步發展為PCI標準的擴展插卡。以INTEL為首的多家集團開始設計的PCI總線，其V2.0規范于1993年4月正式發布。PCI總線具有嚴格的規范，這就保證了它具有良好的兼容性，符合PCI規范的擴展卡可插入任何PCI系統可靠地工作。一個PCI接口包括一系列的寄存器，這些寄存器中的信息允許計算機自動配置PCI卡。

　　目前，實現PCI接口大體有兩種方式：使用可編程器件或專用芯片。由于PCI總線協議非常復雜。開發PCI擴展板若使用可編程邏輯陣列芯片來完成PCI協議的執行，其工作量和難度都是巨大的，一般都會選用PCI專用接口芯片。下面介紹PCI9052接口芯片及其在通用網絡控制器中的應用。

2、PCI9052芯片簡介

　　PCI9052是PLX技術公司為擴展適配板卡推出的能提供一種混合的高性能PCI總線目標（從）模式的接口芯片。其主要特點如下：

　　（1）遵照PCI2.1規范的從接口芯片，支持低成本從屬適配器;（2）雙向FIFO,可實現高性能的零等待突發式數據傳輸;（3）最多可達5個局部地址空間和4個芯片組。（4） 支持Big/Little Endian編碼字節的轉換; （5）支持復用或非復用模式的8、16或32位的局部總線;（6）局部總線與PCI時鐘異步。（7）串行EEPROM提供PCI總線和局部總線部分重要配置信息; （8）PCI鎖定機制，PCI主控設備可以通過鎖定信號獨占對PCI9052的訪問。（9）PCI總線傳輸速率達132Mb/s。（10）低功耗CMOS,160腳PQFP封裝。

　　PCI9052為適配板提供了簡明、高性能的PCI總線從接口，能快速、廉價的將ISA器轉換為PCI總線。同時，PCI9052能加快適配板上的數據傳輸率，由ISA的8MHz、5Mb/s提高到33MHz、132Mb/s。可與多種局部總線相連，并且支持相對較慢的局部總線。

3、PCI9052芯片在通用網絡控制卡中的應用

　　PCI9052接口芯片作為通用PCI接口，其應用場合和范圍是廣泛的。隨著PC機中ISA擴展槽數量的逐漸減少直至取消，PCI擴展槽已成為PC機主板配置的主流。本文設計的通用網絡控制卡，主要由一片自制雙口RAM（由6264和ISPL1032E組成）、PCI9052、51單片機以及一些外圍器件構成。該控制卡的核心功能是：由RS-485進來的數據通過PCI卡，送微機進行數據處理，需顯示部分通過RS-232由51單片機控制液晶實現顯示功能。

　　3.1工作原理

　　在本設計中，采用控制能力較強的單片機來執行數據流的控制，高速的PC機進行數據處理。由于PCI9052對PCI總線沒有直接的主控能力，對內部寄存器的操作是通過PCI總線上的主機或串行EEPROM來實現的。9052通過EEPROM（93CS46）讀取配置信息，初始化內部寄存器。在9052和89C51通信過程中，自制雙口RAM將89C51接收到的數據交給PC機處理，同時，PC機需要顯示或通信的數據也通過雙口RAM送給89C51。考慮到成本以及本卡的體積，本設計采用Lattice芯片ispLSI1032E自制雙口RAM及控制接口。當9052和89C51訪問共用RAM6264時，用ispLSI1032E實現總線隔離，將數據、地址總線和讀寫及片選信號隔離，同時設計仲裁電路以保證對存儲器的分時訪問，避免由于雙方同時訪問造成總線競爭。本設計電路中采用利用中斷口（9052 LINT1、89C51 INT0）來完成競爭仲裁電路。LATTICE實現總線隔離、地址鎖存及分時復用89C51的單個串口，從而控制RS232或RS485與外界通信。

　　3.2 EEPROM配置

　　配置空間的可靠、穩定實現是PCI擴展卡設計的核心問題。一次設計的成功與否，配置空間起著關鍵性的作用。它決定了用戶擴展卡能否被操作系統識別、能否“即插即用”，決定著軟件驅動程序開發的方便程度。

　　可以使用三種方法配置PCI9052的EEPROM, 方法一：燒寫串行EEPROM方法。使用燒寫器，將數據寫入串行EEPROM，適當修改9052數據手冊EEPROM默認值以滿足實際需要。方法二：熱配置方法。從PCI總線通過PCI9052芯片使用方法一的相同數據來燒寫串行EEPROM。方法三：使用由PLX公司提供的軟件PLXMON來直接配置。

　　在硬件調試過程中，某方面的考慮不全，都能引起硬件調試失敗，本設計配置注意事項:

　　1.由于和51單片機協同工作，PCI9052設置為不支持突發方式，其局部總線被設置成非總線復用（MODE引腳接地）和8位寬度（在LASXBRD控制寄存器中設置）。

　　2.PCI9052必須設置為Little Endian模式，而且LRDY#輸入必須被使能，而BTERM和BURST必須被禁止（通過LASXBRD控制寄存器實現）。

　　3. 空間0分配給LOCAL端的內存存取，空間1分配給LOCAL端的I/O存取。其基地址和空間范圍根據實際配置（通過CSXBASE控制寄存器實現）。

　　4.提供的地址和I/O空間可根據實際需要通過CS相應選擇。

　　5.串行EEPROM一定要選用支持連續讀寫的芯片型號,9052才能實現正確讀寫。

　　3.3硬件設計

　　控制器硬件電路結構圖如圖1所示。

　　電路分為四部分。第一部分是9052與PCI插槽間的連接信號線。這些信號包括地址數據復用信號AD[31:0],總線命令信號C/BE[3:0]#和PCI協議控制信號PAR、FRAME#、STOP#、TRDY#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#、INTA。尤需注意的是PSNT1、PSNT2必須至少有一根接地，這樣系統才能找到PCI卡,在本設計中本地芯片沒有提供TRDY#信號，9052的對應腳IRDY#必須接地，否則系統就會死機，永遠等待那個IRDY#信號有效才讀取數據。第二部分是與串行EEPROM的連線。這里有四根信號線：EESK、EEDO、EEDI和EECS。第三部分是9052與應用電路的連接。在本設計中主要用到的是本地端局部總線信號，有數據線LAD[7:0]，地址線LBE[1：0]、LA[12：2]，讀寫信號線WR#、RD#，本地端準備好輸入信號線LRDYI#，由于本設計中本地芯片無需申請總線控制，9052的LHOLD信號接地。第四部分是雙口RAM與C51電路的連接。本設計ispLSI1032E不僅提供隔離總線的I/0口，還實現了地址鎖存、控制功能，極大地提高了設計的靈活性。89C51的P1.1控制6264的總線，當P1.1為1時，89C51占用總線，這時PC機可以通過讀偏移量為3FFFH單元上的內容來產生一個中斷信號來向89C51申請6264的總線控制權;而P1.1為0時，PC機占用6264的總線，89C51可以通過P1.2申請PC機中斷，以使9052釋放6264總線控制權或直接置P1.1為1占用6264總線。P1.0通過設計ispLSI1032來實現控制89C51的串口的分時復用問題的，P1.3控制RS584的收發轉換。

　　3.4軟件設計

　　完成通用網絡控制卡硬件方面的設計，為了實現該卡與計算機的通信，還需要開發PCI設備驅動程序。WDM （Windows Driver Model）是 NT3 . 51和NT4. 0內核模式設備驅動程序模型的擴展形式 ,是為基于 Win98和 Win2000的設備驅動程序提供的一種新的開發模型。本設計使用開發工具WINDRIVER大大簡化了驅動程序的開發。通過DiverWizard開發者很容易生成驅動程序框架，同時，WINDRIVER和VC++有很好的接口。生成驅動框架后在Microsoft Visual C++ 6.0中就可以通過在工程項目中加入9052_lib.c, 在應用程序開頭#include"9052_lib.h",并添加特定的驅動代碼完成驅動編寫。下面是驅動程序主函數的部分代碼：

　　…

　　if （!PCI_Get_WD_handle（&hWD）） return 0;

　　WD_Close （hWD）; //確定驅動是否裝上

　　hMy9052 = PMy9052_LocateAndOpenBoard（0x10b5, 0x9050, fUseInt）; //打開9052設備

　　PMy9052_ADDR ad_sp = P9052_ADDR_SPACE0;

　　ad_sp =＊PMy9052_GetAddrRangeName（PMy9052_ADDR addrSpace）;//得到有效的映射空間

　　data = MYDIVER_ReadByte（hMYDIVER, ad_sp, Offset）; //讀特定存儲位置的值

　　MYDIVER_WriteByte（hMYDIVER, ad_sp, Offset,data）; //data值寫入存儲空間

　　…//數據處理

　　WD_Close （hWD）; //結束

　　為了使用WDM驅動程序 ,需要在開始→設置→控制面板→添加 /刪除硬件向導中選擇“下一步”,然后選擇“添加新設備” ,在查找新硬件頁中選擇“否 ,我想從列表中選擇硬件” ,在硬件類型頁中選擇“其它設備” ,在選擇一個設備驅動程序頁中選擇“從磁盤安裝”按鈕 ,接著選擇設計好的INF文件即可。INF文件負責復制WDM驅動程（MY9052.SYS）到Windows 98路徑下的SYSTEM\DRIVERS文件夾 ,并根據INF文件中的設定分配硬件資源。本地端89C51采用匯編語言控制液晶顯示，卡外數據采集及其與PC機的通信。總體主程序流程圖如圖2所示。

4、結論

　　實踐證明，本課題開發的網絡控制卡，實用性強，可靠性好，并具有良好的可擴展性。在設計電路中，采用LATTICE自制雙口RAM及控制仲裁電路，減少了許多相應的外圍器件，使成本有了大幅度的降低。本文使用驅動開發工具Windriver 5.05 ,并借用了VC++6.0集成環境,設計的驅動程序與Windows 98操作系統完全兼容 ,工作正常且穩定。利用此WDM驅動程序,可以實現Windows 98環境下網絡控制卡采集數據的正確處理。

參考文獻

　　[1] Tom Shanley Don Anderson 著 劉暉等 譯 PCI系統結構（第四版）. [M]. 北京：電子工業出版社，2000：C1-C4.

　　[2] PLXTechnology.9052 Data Book[M].Version 2.0. 09,2001.

　　[3] 李貴山.PCI局部總線開發者指南 [M ]. 西安:西安電子科技大學出版社,1997:1-200 .

　　[4] [美 ]Chris Cant Windows WDM設備驅動程序開發指南[M] 孫義，馬波，國雪飛等 北京：機械工業出版社，2000