PCI總線(xiàn)通用接口芯片CH361及其應用

關(guān)鍵詞：PCI總線(xiàn)；CH361；I/O端口映射；擴展ROM映射

１　主要特點(diǎn)

ＣＨ３６１是一個(gè)簡(jiǎn)便易用的ＰＣＩ總線(xiàn)通用接口芯片。該器件在本地端提供了通用的８ 位數據總線(xiàn)。由于其支持Ｉ／Ｏ 端口映射和擴展ＲＯＭ 映射，因而可廣泛應用于制作低成本的基于ＰＣＩ總線(xiàn)的計算機板卡，或者用于將原先基于ＩＳＡ 總線(xiàn)的板卡移植到ＰＣＩ總線(xiàn)上。

ＣＨ３６１的主要特點(diǎn)如下：

● 帶有通用８位主動(dòng)并行接口：包括８位數據、１６位地址、Ｉ／Ｏ讀和寫(xiě)以及存儲器讀和寫(xiě)；

● 可以設定ＰＣＩ設備的設備標識（Ｖｅｎｄｏｒ ＩＤ，Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤ，Ｃｌａｓｓ Ｃｏｄｅ 等）；

● 支持長(cháng)度達２４０字節的Ｉ／Ｏ端口；

● 允許本地硬件地址實(shí)現專(zhuān)用Ｉ／Ｏ端口，可直接移植ＩＳＡ板卡到ＰＣＩ總線(xiàn)；

● 具有兩種Ｉ／Ｏ端口存取速度：分別為６０ｎｓ和２４０ｎｓ；

● 支持直接映射容量為８ｋＢ或者３２ｋＢ的擴展ＲＯＭ（Ｂｏｏｔ ＲＯＭ）；

● 支持通過(guò)８ｋＢ或者３２ｋＢ擴容窗口映射的、容量為６４ｋＢ／１２８ｋＢ的擴展ＲＯＭ；

● 支持擴展ＲＯＭ（Ｂｏｏｔ ＲＯＭ）的寫(xiě)操作，同時(shí)支持存儲器ＳＲＡＭ和閃存Ｆｌａｓｈ－Ｍｅｍｏｒｙ；

圖2

●內置預引導Ｍｉｎｉ－Ｂｏｏｔ－ＲＯＭ，可支持擴展ＲＯＭ模擬；

●內置Ｉ２Ｃ主設備接口，可掛接Ｉ２Ｃ從設備；

●支持本地設備數據等待，并可提供本地數據輸入緩存；

●內置４μｓ～１ｍｓ的硬件計時(shí)單元，用于延時(shí)；

●采用８０個(gè)腳的ＬＱＦＰ８０和ＰＱＦＰ８０兩種形式；

●采用了４項專(zhuān)利技術(shù)和多項專(zhuān)有技術(shù)，低成本，簡(jiǎn)便易用。

２　引腳功能

ＣＨ３６１接口芯片的引腳排列如圖１所示。各引腳功能如表１所列。

表1 CH361的引腳功能描述

３　工作模式

為了在不增加引腳的前提下提供更多可用功能，ＣＨ３６１對部分引腳進(jìn)行了復用，并可通過(guò)“工作模式設定”進(jìn)行功能選擇?！肮ぷ髂Ｊ皆O定”的具體方法如下：首先將本地端８位數據信號線(xiàn)采用上拉或者下拉的方式設定為所需的高電平或者低電平，以便在ＣＨ３６１被復位后根據這些信號線(xiàn)的默認狀態(tài)來(lái)設定工作模式以及參數；這些信號線(xiàn)在作為８ 位數據總線(xiàn)被驅動(dòng)時(shí)，由于一般外部設備的驅動(dòng)電流不小于１ｍＡ，所以，上拉或者下拉不會(huì )影響其對數據總線(xiàn)的驅動(dòng)；另外，ＣＨ３６１僅在復位后的１μｓ內一次性設定工作模式及參數，所以，如果外部設備的驅動(dòng)能力很小或者是采用ＯＣ 集電極開(kāi)路驅動(dòng)，那么，系統僅在復位后的短時(shí)間內實(shí)現下拉，而在其余時(shí)間屏蔽下拉或者轉換成上拉。表２和表３所列為設定工作模式和參數時(shí)所對應的數值（１ 即高電平，０ 即低電平）。

表2 工作模式設定表

表3 引腳復用設定表

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４．１ 與ＰＣＩ總線(xiàn)的連接電路

圖２所示是ＣＨ３６１與ＰＣＩ總線(xiàn)進(jìn)行連接的接口電路，圖中，電容Ｃ１～Ｃ４用于電源退耦，而Ｃ２～Ｃ４應分別并聯(lián)在ＣＨ３６１的三對電源引腳上。圖中，ＰＣＩ總線(xiàn)的電源線(xiàn)引腳可以自由選擇，但數量不得少于４對。ＣＨ３６１屬于高頻數字電路，因此，設計ＰＣＢ板需要參考ＰＣＩ總線(xiàn)規范。

４．２ 與存儲器的連接電路

圖３是ＣＨ３６１與ＳＲＡＭ６２２５６存儲器的接口電路。圖中，ＣＨ３６１通過(guò)ＭＥＭ＿ＲＤ和ＭＥＭ＿ＷＲ與存儲器Ｕ２（型號是ＳＲＡＭ６２２５６）連接。因為ＣＨ３６１只在ＰＣＩ設備配置空間中提供擴展ＲＯＭ基址寄存器，而計算機ＢＩＯＳ通常不會(huì )為ＳＲＡＭ設置擴展ＲＯＭ基址，所以在讀寫(xiě)存儲器Ｕ２前，需要設置擴展ＲＯＭ基址寄存器，以將存儲器Ｕ２映射到存儲器空間。也就是說(shuō)，向ＣＨ３６１的擴展ＲＯＭ基址置入地址值０Ｅ００００００１（該地址不能與其它設備的存儲器地址相沖突，最低位置１是為了啟用擴展ＲＯＭ）后，Ｕ２即被映射到０Ｅ０００００００Ｈ至０Ｅ０００７ＦＦＦＨ 的地址空間，這樣，當計算機讀寫(xiě)０Ｅ０００１２３４Ｈ 地址的存儲器時(shí)，實(shí)際上就是讀寫(xiě)存儲器Ｕ２的１２３４Ｈ地址的內容。

如果將普通的ＳＲＡＭ換成雙端口ＳＲＡＭ，則ＣＨ３６１可以通過(guò)雙端口存儲器與外部的單片機或者ＤＳＰ交換數據。ＣＨ３６１使用８位數據總線(xiàn)，所以，向ＳＲＡＭ寫(xiě)入數據只能以字節為單位進(jìn)行，但從ＳＲＡＭ讀出數據則能夠以字節、字、雙字為單位進(jìn)行。ＣＨ３６１通過(guò)存儲器與外部電路交換數據的實(shí)測速度可以達到每秒１．５Ｍ字節。

４．３ 連接擴展ＲＯＭ

圖４是ＣＨ３６１與擴展ＲＯＭ的接口電路。ＣＨ３６１可通過(guò)ＭＥＭ＿ＲＤ與ＲＯＭ芯片Ｕ３（型號是２７Ｃ５１２）進(jìn)行連接。它支持ＥＰＲＯＭ和閃存Ｆｌａｓｈ－Ｍｅｍｏｒｙ，容量可以是３２ｋＢ或者６４ｋＢ。如果將ＳＹＳ＿ＥＸ用于Ａ１６地址線(xiàn)，則最大容量可達１２８ｋＢ。一般情況下?ＣＨ３６１可以直接支持３２ｋＢ容量的擴展ＲＯＭ（即２７Ｃ２５６芯片的容量），也可以在擴展ＲＯＭ的程序中通過(guò)控制Ａ１５地址線(xiàn)支持６４ｋＢ容量的ＲＯＭ芯片。下拉電阻Ｒ１用于ＣＨ３６１的工作模式設定，因為圖中的數據線(xiàn)Ｄ０連接了下拉電阻，所以，系統復位后，地址線(xiàn)Ａ１５為低電平以選擇Ｕ３的低３２ｋＢ（地址為００００Ｈ－７ＦＦＦＨ），而在需要讀?。眨车母撸常玻耄聲r(shí)（地址為８０００Ｈ－０ＦＦＦＦＨ），可以通過(guò)寫(xiě)芯片控制寄存器的位０來(lái)重新設定Ａ１５地址線(xiàn)，ＳＹＳ ＥＸ連接Ａ１６地址線(xiàn)時(shí)與Ａ１５的用法類(lèi)似。另外，由于ＰＣＩ擴展ＲＯＭ中的內容通常被ＢＩＯＳ復制到ＲＡＭ內存中，所以需要設置ＣＨ３６１的擴展ＲＯＭ基址以重新將Ｕ３映射到存儲器空間。ＣＨ３６１的Ａ１５引腳不僅能用作地址線(xiàn)，還可以自由控制，例如在需要同時(shí)連接ＳＲＡＭ和ＲＯＭ時(shí)，可通過(guò)Ａ１５切換兩者的片選。ＰＣ機中的擴展ＲＯＭ相當于一個(gè)電子盤(pán)，如果在其中寫(xiě)入引導程序和應用程序，那么，即使計算機沒(méi)有硬盤(pán)和操作系統，擴展ＲＯＭ中的引導程序和應用程序也能夠控制計算機以實(shí)現某些特定的功能。如，無(wú)硬盤(pán)ＰＣ機用于工業(yè)控制或控制作業(yè)流程等。

４．４ Ｉ／Ｏ端口應用

圖５是ＣＨ３６１ 的應用接口電路。利用讀選通／使能ＩＯＰ ＲＤ和寫(xiě)選通／使能ＩＯＰ ＷＲ可 控制７４ＬＳ１３９的譯碼使能，然后由７４ＬＳ１３９對地址進(jìn)行譯碼即可輸出２路讀控制和２路寫(xiě)控制，再經(jīng)７４ＬＳ２４５輸入緩沖和７４ＬＳ３７４鎖存輸出， 即可獲得２組每組８位緩沖輸入和２組每組８位鎖存輸出。如將ＣＨ３６１的Ｉ／Ｏ基址設定為５Ａ００Ｈ，則讀?。担粒埃埃榷丝诰褪亲x取第一組緩沖輸入，寫(xiě)入５Ａ０１Ｈ端口就是寫(xiě)入第二組鎖存輸出。如果ＣＨ３６１沒(méi)有連接擴展ＲＯＭ或者存儲器，則空閑的地址線(xiàn)Ａ１４～Ａ８以及Ａ１５便可直接作為輸出控制線(xiàn)。Ａ１５～Ａ０地址設定寄存器在系統復位后為低電平，并且只能以字為單位進(jìn)行讀寫(xiě)。如要設定Ａ１３為高電平?Ａ９為低電平?其它位保持不變，則首先必須讀取該寄存器，然后將讀出數據中的位１３置１、位９置０ ，最后再寫(xiě)回該寄存器。圖５是一個(gè)簡(jiǎn)單示例，ＣＨ３６１的輸入輸出信號與ＴＴＬ／ＣＭＯＳ 兼容，因而可以連接ＡＤＣ／ＤＡＣ／ＭＣＵ等芯片，由于其輸出引腳的驅動(dòng)電流大于１０ｍＡ，因而可以在串接限流電阻后驅動(dòng)ＬＥＤ。此外，ＣＨ３６１還提供了８根地址線(xiàn)Ａ７～Ａ０以可用于Ｉ／Ｏ地址譯碼，但由于偏移地址０ＦＦＨ至０Ｆ０Ｈ范圍為專(zhuān)用功能寄存器的地址，所以Ｉ／Ｏ地址譯碼只對偏移地址０ＥＦＨ至００Ｈ范圍有效，且長(cháng)度不應超過(guò)２４０字節。一般情況下，如果使用的Ｉ／Ｏ端口長(cháng)度不超過(guò)１２８字節，則可使用Ａ７作為外部電路的片選線(xiàn)。而當偏移地址為７ＦＨ至００Ｈ范圍時(shí)，Ａ７就可以輸出低電平有效的片選信號，如果偏移地址超過(guò)８０Ｈ，Ａ７將輸出高電平，此時(shí)，Ｉ／Ｏ端口的片選信號無(wú)效。