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采用8位单片机驱动PCI总线网卡的设计方案.doc


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采用8位单片机驱动PCI总线网卡的设计方案目前,以太网()协议已经非常广泛地应用于各种计算机网络,如办公局域网、工业控制网络、因特网等场合,并且还不断地在发展。单片机或微控制器(MCU)(也称为嵌入式系统)已经在各个领域得到了广泛的应用。目前绝大多数系统都是以MCU为核心,与监测、伺服、指示设备配合实现一定的功能。,则可以方便、低廉地将信息传送到世界上的任何一个地方。因此单片机如何控制以太网网卡进行传输数据,如何加载TCP/IP协议连接到互联网,这些都是一些具有挑战性的问题[1,2]。单片机上网研究最多的一个方案就是用单片机驱动ISA总线网卡或者是驱动基于ISA总线的以太网控制芯片。但是,近年来,随着ISA总线在台式电脑上的消失(PC98以后的标准已经取消了ISA总线),ISA总线的设备也不断减少,而且很多生产ISA网卡芯片的厂家已经停止生产ISA网卡芯片。在计算机上,多数设备用的是PCI总线,因此如何制造低成本的PCI总线的以太网接口设备,如何用单片机来驱动PCI总线网卡,已成为目前计算机工业控制系统的燃眉之急。然而用只有16位地址总线、8位数据端口的8位单片机来直接驱动有32位地址数据复用总线及其他各种信号线的PCI总线网卡,几乎是不可能的。为此,本文中采用PCI9054接口芯片作为沟通单片机与PCI设备间的桥梁,设计实现了单片机与PCI网卡间的可靠通信任务,并提供了主要硬件接口电路和主要程序原代码。1PCI9054芯片介绍[3],他采用了先进的PLX数据管道结构技术。符合PCIV2,2规范的32位33MHz总线主控接口控制器可获得高达132Mb/s的PCI突发传输速度。通用总线主控接口配备先进的数据流水线架构(DataPipeArchitecture(tm)),包含2个DMA引擎,可编程目标、起始器数据传输模式和PCI信息传输等功能。:M模式、C模式和J模式。可利用模式选择引脚加以选择,其中C模式时序较为简单。为此,本方案设计选择PCI9054工作在C模式。当PCI9054工作在C模式时,其数据传输采用直接数据传输方式,按数据传输的控制方式,他又分为3种传输模式,如表1所示。本方案设计采用PCI初始化器模式,通过本地端的单片机来控制PCI9054芯片,然后通过PCI9054芯片来驱动PCI总线上的网卡,在这里PCI9054芯片就象一个桥梁,连接了2个不同的总线设备。其读写工作原理如图1所示。:PCI配置寄存器,本地端配置寄存器,运行时间RUNTIME寄存器,DMA寄存器和I2O信息寄存器。在本方案设计中,我们主要用到2种配置寄存器:PCI配置寄存器和本地端配置寄存器,下面对这2种寄存器的功能做简要介绍。PCI配置寄存器也就是我们常说的PCI配置空间,他提供了配置PCI的一些信息。其中VenderID,DeviceID,RevisionID,HeaderType,ClassCode用于PCI设备的识别。mand)包含设备控制位,包括允许存储器读写响应等。状态寄存器(Status)用于记录PCI总线的相关事件。PCI配置寄存器提供了6个基地址寄存器,这些基地址都是在系统中的物理地址范围内,其中BASE0和BASE1都是用来访问其他配置寄存器的基地址,BASE1是其他配置寄存器映射到PCI端内存的基地址,BASE2是其他寄存器映射到PCI端I/O的基地址。所以可以通过PCI端内存和PCI端I/O来访问LOCAL配置寄存器与其他3种寄存器。BASE2~5四个空间提供了访问本地端所接的4个芯片(当然可以少于4个),他们将本地端的芯片通过本地端地址(在LOCAL配置寄存器中设)翻译成PCI的地址,也就是将本地的芯片映射到系统的内存或I/O口。这样使得用程序操作这一段内存(或I/O)实际上就是对本地的芯片操作。本地端配置寄存器提供了本地端的一些信息,在本方案设计中,主要是通过配置本地端配置寄存器来将本地端的单片机读写指令、周期转换成PCI端的读写指令及周期。也就相当于将PCI端网卡上的芯片及存储器映射到本地端,与本地端的存储器统一编址,这样单片机只要能访问本地端的内存,那么就能用来访问PCI总线上的网卡。PCI9054工作时需要一个配置芯片E?2PROM,以便在PCI卡上电的时候配置PCI9054,主要配置PCI卡的VendorID和DeviceID,这是系统用来标识PCI卡的。另外,还需要了其他寄存器,主要起到了对PCI9054初始化的作用。其中本地端寄存器也可以由本地CPU读写,直接进行配置。

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  • 时间2020-09-28
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