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PCI總線協議的FPGA實現及驅動設計

作者: 時間:2012-04-14 來源:網絡 收藏

  圖3中,狀態轉移條件信號a、b、c定義如下:a代表配置空間訪問條件,b代表I/O空間或內存空間訪問條件,c代表總線傳輸開始條件。這三個條件的實現由后面的命令譯碼模塊給出。
  
 ?。桑模蹋攀窍到y的缺省狀態,表示總線當前空閑。通常,設備處在IDLE狀態時,要檢測來自PCI總線和后級設備的信號,以便設備作出合適的響應。設備處于S_DATA狀態時完成第一次數據傳輸,直接無條件跳到BACKOFF狀態。設備在BACKOFF狀態時進行多個數據傳輸,直至主設備斷開訪問。需要注意的是:任何對I/O空間、配置空間以及內存空間的突發傳輸的地址超過了設備映射地址的范圍時,從設備要在此狀態建立STOP信號,斷開訪問。當幀信號無效或主設備終止傳輸時,設備回到初始的IDLE狀態。BUS_BUSY狀態時總線忙,表示總線正在被其它設備使用。有兩條轉移路徑,若總線仍然被占用,則停留在BUS_BUSY狀態,否則返回空閑狀態IDLE。
  
 ?。玻?地址譯碼和命令譯碼模塊
  
  地址譯碼模塊主要檢測PCI地址與本PCI卡的基地址是否匹配,可以通過AD[31:00]信號線上的值與設置的基地址作比較判斷。如果PCI地址落在設置的基地址范圍內,則PCI卡響應當前的總線操作。
  
  命令譯碼模塊指示PCI卡響應不同的總線命令,通過檢測C/BE[3:0]#信號線上的值,與表1列出的總線命令作比較,完成命令譯碼。
  
  3 Windows9x系統下驅動程序的設計
  
  對PCI設備而言,驅動程序提供了獲?。校茫煽ǖ呐渲每臻g信息、勾掛PCI中斷、總線數據傳輸等功能。本文介紹使用Numega公司的VtoolsD軟件進行驅動設計的方法。
  
 ?。常?尋找PCI卡并讀取配置空間信息
  
  配置空間包含了系統初始化PCI設備所必需的信息,首先需要遍歷整個硬件樹結構來尋找指定的PCI設備。對于每一個設備,比較其廠商號(Vendor ID)和設備編號Device ID,如果與設計的PCI卡的信息匹配,則讀取它的配置空間信息。
  
  3.2 I/O方式下的讀寫操作
  
 ?。桑戏绞较碌淖x寫比較簡單。在得到PCI設備基地址信息后,通過C++語言中的端口讀寫函數inpd和outpd即可完成。舉例如下:
  
 ?。裕澹恚穑剑撸椋睿穑洌ǎ纾拢幔螅澹粒洌洌颍澹螅螅澹螅唬?Temp中得到讀出的數據
  
 ?。撸铮酰簦穑洌ǎ纾拢幔螅澹粒洌洌颍澹螅螅澹螈煟模幔簦幔?; //向基地址寫入數據
  
  其中,gBaseAddresses為基地址值,Data為寫操作時的數據。
  
 ?。常?內存方式下的讀寫
  
  對于內存方式下的讀寫,一個重要問題就是地址的映射。因為硬件設備讀寫的是物理內存,但應用程序讀寫的是虛擬地址,所以存在著將物理內存地址映射到用戶程序線性地址的問題。
  
  映射功能通過調用VtoolsD軟件的標準庫函數完成。根據給定的物理地址和所要求的空間大小,在系統內存中分配相應空間。首先,用PageReserve函數分配當前保留頁的線性地址空間,再利用PageCommitPhys函數的服務對開始的線性地址空間分配相應的物理地址空間。程序如下:
  
 ?。眨蹋希危?nPages=_NPAGES_(PhysAddressSizeInBytes);
  
  Linear=PageReserve(PR_SYSTEMnPagesPR_FIXED);
  
 ?。校幔纾澹茫铮恚恚椋簦校瑁螅ǎ校粒牵牛危眨停ǎ蹋椋睿澹幔颍?,nPagesPAGENUM (PhysAddress),PC_INCR | PC_WRITEABLE | PC_USER);
  
  LinPageLock(PAGENUM(Linear),nPages0);
  
  其中,PhysAddress為給定的物理地址,SizeInBytes為需要的空間大小。
  
  建立了物理RAM到系統內存的映射后,就可以利用C++語言中的文件操作基類CFile類完成數據的讀寫。首先使用CFile類的成員函數Open打開文件,為保證數據讀寫的準確無誤,必須使用二進制方式打開;接下來使用Read和Write成員函數進行文件讀寫;完畢后用Close成員函數關閉文件。
  
  3.4 中斷的勾掛和處理
  
  首先在ON_DEVICE_INIT函數中完成中斷的初始化。即通過前面讀取的PCI設備的中斷號,使用VPICD_Virtualize_IRQ函數進行中斷勾掛,并調用VPICD_Physically_Unmask函數開中斷。
  
 ?。遥裕茫桑遥眩龋幔睿洌欤澹剑郑校桑茫模撸郑椋颍簦酰幔欤椋澹撸桑遥眩ǎΓ桑遥眩洌澹螅悖?;

 ?。郑校桑茫模撸校瑁螅椋悖幔欤欤撸眨睿恚幔螅耄ǎ遥裕茫桑遥眩龋幔睿洌欤澹唬牔?BR>  然后在RTCInt_Handler函數中進行中斷處理,可以進行各種操作,例如向應用程序發送自定義的消息來通知中斷的發生。
  
  3.5 與應用程序的通信
  
  一般地,應用程序通過CreateFile函數調用VxD驅動程序,得到一個VxD的文件句柄。使用如下的語句可以打開一個名為mydriver.VXD的文件,得到的句柄保存在hVxD中。
  
 ?。瑁郑模剑茫颍澹幔簦澹疲椋欤澹ā澹埽埽埽埽埽埽恚洌颍椋觯澹颍郑兀摹澧煟?,0,0,CREATE-NEW,FILE-FLAG-DELETE-ON-CLOSE,0);
  
  通過句柄hVxD和DeviceIoControl函數就可以與驅動程序進行數據傳輸。
  
  本文采用ALTERA公司的FLEX6000系列芯片,型號為EPF6016TC144-3,實現了簡化的從設備模式PCI協議,并在Windows9x系統下實現驅動程序的設計。整個系統工作良好。資源占用情況如下:可用I/O引腳113根,占用51根,占用率45%;可用邏輯單元數1320個,占用151個,占用率11%。
  
  簡化的PCI協議的實現占用較少的邏輯資源,可以靈活方便地進行功能添加和改進,同時可以在同一塊芯片中集成其他用戶模塊,實現不同功能,以降低成本。目前,本系統已經應用在數據采集和處理、圖像處理等方面。


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