完全指南：如何操作PCI总线

1.突发传送

突发传送是一种包含一个地址段，后面跟着两个或两个以上数据段的数据传送方式，如图3-3所示。总线主控设备仅对总线拥有者做出一次仲裁。起始地址和交易类型在地址段发布，总线的所有设备锁定地址和交易类型，并将其译码以确定谁是目标设备。目标设备将起始地址锁存在地址计数器，并且按照一个个数据段递增该地址。

图3-3 突发数据传送

PCI数据传送能够用突发传送完成。许多PCI总线设备和目标设备支持突发模式。但要注意，一个PCI目标也能被设计成只能处理单个数据段交易，当一个总线设备试图执行一次突发交易时，目标在完成第一个数据段时强制主设备终止交易，主设备必须重新仲裁总线，准备下一个数据项的突发传送。每一个突发传送包括以下基本部分：

1）在地址段输出地址和传送类型。

2）在每一个后继数据段传送数据项（32位或64位）。

假设在每一个数据段中启动方（主设备）和目标设备都没有插入等待周期，数据项可以在每个PCI时钟周期的上升沿传送。对于33MHz的PCI总线时钟频率，可以达到132MB/s的传送率，若使用64位数据项，则传送率可达到264MB/s。一个66MHz的PCI总线方案使用32或64位传送时，传送率可以达到264MB/s或528MB/s。

2.启动方、目标和代理

每个PCI突发传送都有两个参与者：启动方和目标。启动方或总线主控设备是启动传送的设备。在PCI规范中，总线主设备和启动方两个术语能够替换使用。目标是指启动方为规范实现执行数据传送的目的而正在寻址的设备。PCI启动方和目标设备在常称为符合PCI规范的兼容代理。

3.单功能与多功能PCI设备

PCI物理设备可以是集成在系统板的器件或是做在PCI插入卡上的器件。每个PCI设备可以包含1～8个独立功能，一个功能就是一个逻辑设备。这类似于ISA、EISA或微通道机器中的多功能卡。

一个设备包含一个功能称为单功能PCI设备。

一个设备包含两个以上功能称为多功能PCI设备。

每个功能包含自己的独立寻址的配置空间，其大小为64双字，在其上实现配置寄存器。使用这些寄存器，配置软件能够自动检测功能的存在，确定其资源要求（存储器空间、IO空间、中断线等），并能为功能分配资源，以保证不与已分配给其他功能的资源冲突。

4.PCI总线时钟(www.xing528.com)

图3-4为PCI总线上的一个交易，参见图3-4的时钟信号（CLK），PCI总线上的所有行动都与PCI CLK信号同步。CLK信号的频率从0～33MHz（PCI规范2.1也定义了66MHz速度下PCI总线的操作）。PCI规范2.x（x为1或2）版指出，所有设备必须支持从0～33MHz范围内的PCI操作，对0MHz操作的支持，提供了低功耗和静态调试能力。在时钟运行在33MHz或以下的总线上，PCI CLK的频率可以随时改变，并且可以停止（但仅在低功率状态）。集成在系统板上的器件在设计时可以使其仅工作在某一个频率下，并且可以要求不允许改变频率。插入卡上的设备必须支持0～33MHz的操作。

图3-4 PCI总线上的一个交易

5.PCI总线操作的地址段

由图3-4可见，每个PCI交易都以一个PCI时钟阶段内的地址段开始。在这个地址段，主设备通过地址识别目标设备。同时，主设备通过驱动命令类型给PCI的命令/字节使能信号，从而识别即将进行的PCI交易的类型。主设备还有效FRAME#信号，表明总线上存在有效的起始地址和命令类型。由于主设备仅在PCI一个时钟周期内发出起始地址和命令，每个PCI目标设备都有责任在时钟的下一个上升沿锁存地址和命令，以便顺序译码。

通过对地址总线锁存的地址和命令/字节使能总线锁存的命令类型进行译码，目标设备能够确定是否被寻址以及该交易的类型。主设备只向目标设备提供起始地址（在地址段）。地址段完成后，地址/数据总线在交易过程中成为数据总线，用于在每个数据段传送数据。目标设备负责锁存起始地址，并在每个后继数据传送中自动递增以指向下一组单元。

6.声明一个交易

由图3-4可见，当PCI目标设备确定自己是交易的目标，就必须通过有效DEVSEL#（设备选择）声明这个交易，如果主设备在一个预定的时间段没有采样到有效的DEVSEL#，就会使交易失败。

7.PCI总线操作的数据段

由图3-4可见，交易的数据段是在主设备和目标设备之间传送数据项的阶段。在数据段传送的数据字节数目由命令/字节使能信号的数目来决定，这些信号是在数据段中由主设备有效。每个数据段至少持续一个PCI时钟周期，主设备和目标设备必须表明它们准备完成数据段，或者在下一个PCI CLK周期插入等待周期。为了能正确地完成数据段的操作，PCI总线定义了准备好信号线，主设备使用IRDY#，从设备使用TRDY#。

8.PCI总线操作的交易过程

主设备不向目标发出传送数目，而是在每个数据段，主设备指明是否准备传送当前数据项，如果是，是否为最后数据项。在地址段的起点有效FRAME#，并保持有效，直到主设备准备（有效IRDY#）完成最后数据段。当目标在数据段采样有效的IRDY#和无效的FRAME#，就说明这是最后一个数据段。但是，直到目标也有效TRDY#信号，数据段才算完成。

9.PCI总线操作的交易完成

由图3-4可见，主设备通过无效FRAME#和有效IRDY#表明，突发传送的最后一个数据传送在进行中，当最后的数据传送完成时，主设备通过无效它的IRDY#，将PCI总线返回空闲状态。如果另一个总线主设备已经先被PCI总线仲裁授权总线，并正在等待当前主设备放弃总线，它通过在PCI时钟的同一个上升沿检测无效的FRAME#和IRDY#，从而检测到总线已经返回到空闲状态。