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PCI接口芯片s5935及其應用
摘要：s5935是AMCC公司生產的 PCI接口芯片，可實現直通（PASS-THRU）、郵箱（MAILBOX）、FIFO/DMA三種工作方式。文章簡要介紹了這三種工作方式，并給出了s5935的WDM驅動編程。關鍵詞：PCI WDM s5935
ＰＣＩ局部總線由于具有高速率以及支持即插即用等特點在微機系統中得到廣泛應用。利用ＰＣＩ接口芯片可以方便地設計ＰＣＩ規范板卡。ｓ５９３５是ＡＭＣＣ公司ｓ５９ｘｘ系列ＰＣＩ接口芯片中的一種。該芯片功能強大，可用于高速數據采集處理卡、視頻加速卡以及多媒體通信等。其主要特點如下：
●兼容ＰＣＩ２．１規范，可實現ＰＣＩ總線主設備和從設備功能；
●具有高達１３２ＭＢ／ｓ的傳輸速率；
●支持８／１６／３２位外加用戶總線；
●可選ｎｖＲＡＭ和擴展ＢＩＯＳ；
●具有直通、郵箱、ＦＩＦＯ／ＤＭＡ三種工作方式；
●適于３２位５Ｖ電平ＰＣＩ卡，具有１６０腳ＰＱＦＰ和２０８腳ＴＱＦＰ兩種封裝。
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１ ｓ５９３５的結構
圖１所示是ｓ５９３５的內部結構框圖。ｓ５９３５中的寄存器分為ＰＣＩ配置寄存器組和操作寄存器組。前者可從ｎｖＲＡＭ的４０ｈ～７ｆｈ位載入，也可以是默認值，ｓ５９３５只能實現首部類型０和單功能設備配置。后者用于ｓ５９３５與外加總線的操作配置和數據傳輸（如中斷控制，郵箱入口等），從ＰＣＩ總線訪問時稱為ＰＣＩ操作寄存器組，地址為ＰＣＩ操作寄存器基址加各寄存器偏移地址；而從外加總線訪問時，稱為外加總線操作寄存器組，可通過ＡＤＲ[６:２]選擇。
ｓ５９３５的引腳接口分為ＰＣＩ總線接口、外加總線接口和ｎｖＲＡＭ接口。外加總線接口包括中斷、復位輸出、數據總線及控制引腳，這三種工作方式各有其獨立的控制引腳。
２ ｓ５９３５的工作方式
ｓ５９３５具有直通、郵箱和ＦＩＦＯ三種工作方式，其中直通方式（Ｐａｓｓ－Ｔｈｒｕ）可以實現ＰＣＩ總線對外加總線的實時讀寫，它可對ＰＣＩ總線讀寫時序直接響應；郵箱方式（ＭＡＩＬＢＯＸ）可通過ＰＣＩ總線與外加總線的一方讀／寫郵箱，另一方接收中斷／查詢并寫／讀郵箱；以上兩種工作方式只能在ｓ５９３５作為ＰＣＩ從設備時實現。 而ＦＩＦＯ方式則可使其作為總線主設備來啟動ＤＭＡ數據傳輸。在典型的ＰＣＩ數據處理卡中，可用ｓ５９３５作為ＰＣＩ接口通過ＤＳＰ處理數據，同時使用ＦＰＧＡ完成ＤＳＰ與ｓ５９３５間的邏輯轉換；郵箱或直通方式用于主機和ＤＳＰ之間的命令和參數傳輸，ＦＩＦＯ／ＤＭＡ方式則可完成高速批量數據傳送。下面是ｓ５９３５的ＰＣＩ配置及三種工作方式在Ｗｉｎ-ｄｏｗｓ２０００下的ＷＤＭ驅動程序（ＤＤＫ編程）。
２．１ ｓ５９３５的ＰＣＩ配置
ＰＣＩ配置寄存器格式可參考ＰＣＩ協議文檔。如果不使用ｎｖＲＡＭ加載ｓ５９３５的ＰＣＩ配置寄存器，將無法實現ＦＩＦＯ和直通工作方式。ＰＣＩ配置寄存器中的基址寄存器ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ０對應于ＰＣＩ操作寄存器的基地址；ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ １至４則分別對應于四個直通通道地址（無ｎｖＲＡＭ時默認為０）。上述基址寄存器的內容可由系統在初始化時查詢以確定映射方式（Ｉ／Ｏ或內存映射）、直通通道位寬和地址范圍，然后由系統寫入物理地址，這種具體配置方法比較麻煩（見參考文獻１和２）。同時，ｎｖＲＡＭ的４５ｈ字節的第５、６位必須置０以使能ＦＩＦＯ操作。
２．２ 直通方式
ｓ５９３５提供有四條直通通道，可以實現單周期和突發數據傳送。在主機驅動程序中，讀寫直通通道地址可實現數據傳輸，如：
ＷＲＩＴＥ ＰＯＲＴ ＵＳＨＯＲＴ?ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ３＋ＯＦＦ-ＳＥＴ ＡＤＤＲＥＳＳ，ＤＡＴＡ?；
ｓ５９３５外加總線接口部分相關引腳：
ＰＴＡＴＮ： 輸出，直通周期開始；
ＰＴＮＵＭ?１?０?： 輸出，指示四個直通通道之一；
ＰＴＢＥ?３?０?： 輸出，ＤＱ?３１?０?字節使能；
ＰＴＷＲ： 輸出，讀寫選擇；
ＰＴＡＤＲ： 輸入，ＯＦＦＳＥＴ ＡＤＤＲＥＳＳ從直通地址寄存器驅動至ＤＱ?３１?０?；
ＰＴＲＤＹ： 輸入，表明外加總線完成傳輸；
ＡＤＲ?６?２?： 輸入，選擇外加操作寄存器；
２．３ 郵箱方式
ｓ５９３５有輸入、輸出郵箱各四個，多采用中斷／查詢方式傳輸數據，外加總線則可由ＡＤＲ?６：２?和ＩＲＱ等引腳實現。中斷控制／狀態寄存器用于實現中斷的使能配置、查詢和清除，郵箱狀態寄存器可查詢郵箱狀態，通過控制／狀態寄存器可使郵箱復位。還可以通過ＥＡ?０?８?腳直接讀寫外加總線４號輸出郵箱的第三字節，這也是直連外部中斷的一種簡單方法。在Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００下，其典型ＷＤＭ驅動程序中斷相關部分模型如下（地址Ｉ／Ｏ映射）：
ＡｄｄＤｅｖｉｃｅ（）／／加載設備
? ……
ＩｏＩｎｉｔｉａｌｉｚｅＤｐｃＲｅｑｕｅｓｔ（）；
……?
ＤｉｓｐａｔｃｈＰＮＰ ? ? ／／
?……
ｃａｓｅ ＣｍＲｅｓｏｕｒｃｅＴｙｐｅＩｎｔｅｒｒｕｐｔ：
ＧｅｔＩｎｔｅｒｒｕｐｔＲｅｓ??； ／／取得中斷資源
……
ＷＲＩＴＥ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ０＋ＩＮＴＣＳＲ，ＤＩＳＡＢＬＥ ＩＮＴ ＤＷＯＲＤ） ；／／禁止中斷
ＩｏＣｏｎｎｅｃｔＩｎｔｅｒｒｕｐｔ???
……?
ＤｅｖｉｃｅＣｏｎｔｒｏｌ（）／／實現應用程序中ＤｅｖｉｃｅＩＯＣｏｎ-ｔｒｏｌ函數對設備的讀寫
? ……
ｓｗｉｔｃｈ?ＣＯＮＴＲＯＬＣＯＤＥ??……
ｃａｓｅ ＥＮＡＢＬＥ ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ： ／／使能和配置
中斷方式
ＷＲＩＴＥ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ０＋ＩＮＴＣＳＲ，ＩＮＴ ＭＡＳＫ ＤＷＯＲＤ）；
ｃａｓｅ ＷＲＩＴＥ ＤＡＴＡ：
ＷＲＩＴＥ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ０＋ＩＮＣＯＭＩＮＧ ＭＢＯＸ２ ＡＤＤＲＥＳＳ，ＤＡＴＡ）；
}
……}
ＩｎｔｅｒｒｕｐｔＨａｎｄｌｅｒ? ? ／／中斷服務函數
{ ……
ＤＷＯＲＤ＝ ＲＥＡＤ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤ-ＤＲＥＳＳ ０＋ＩＮＴＣＳＲ）?／／查詢是否使本設備產生的中斷及本設備以何種方式產生中斷
……
ＤＷＯＲＤ＝ＲＥＡＤ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤ-ＤＲＥＳＳ ０＋ＰＣＩ ＩＮＣＯＭＩＮＧ ＭＢＯＸ２）；／／假設２號郵箱收到數據產生此中斷
ＷＲＩＴＥ ＰＯＲＴ ＵＬＯＮＧ（ＢＡＳＥ ＡＤＤＲＥＳＳ ０＋ＩＮＴＣＳＲ，ＤＥＡＳＳＥＲＴ ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ ＷＯＲＤ）；／／清中斷
……
ＩｏＲｅｑｕｅｓｔＤｐｃ（）；／／調用ＤｐｃＦｏｒＩＳＲ函數，完成可推遲的中斷服務
……?
ＤｐｃＦｏｒＩＳＲ? ? ?……?
２．４ ＦＩＦＯ方式
ｓ５９３５的兩條ＦＩＦＯ，分別對應于讀、寫外加總線，它們可根據讀寫方向由ｓ５９３５自動選擇。當外加總線作為主控設備時，使能ＡＭＲＥＮ（外加總線主控讀使能）和ＡＭＷＥＮ（外加總線主控寫使能）引腳即可啟動ＦＩＦＯ／ＤＭＡ傳輸，同時可通過相應的引腳或寄存器得到ＦＩＦＯ狀態并復位ＦＩＦＯ。當從ＰＣＩ總線進行ｓ５９３５主控ＦＩＦＯ／ＤＭＡ傳輸時，首先應在中斷配置寄存器中寫ｅｎｄｉａｎ格式和中斷方式，然后寫地址和計數寄存器，最后寫ＰＣＩ控制／狀態寄存器（ＭＣＳＲ）并啟動ＤＭＡ， 在Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００下的驅動程序步驟如圖２所示，具體編程可參考郵箱方式。
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