【正文】 處理器決定的地址空間中浮動(dòng)，以便簡(jiǎn)化設(shè)備的配置過(guò)程。 系統(tǒng)初始化代碼在引導(dǎo)操作系統(tǒng)之前，必須建立一個(gè)統(tǒng)一的地址映射關(guān)系，以確定系統(tǒng)中有多少存儲(chǔ)器和 I/O控制器，它們需要占用多少地址空間。 當(dāng)確定這些信息之后，系統(tǒng)初始化代碼便可以把 I/O控制器映射到合理的地址空間并引導(dǎo)系統(tǒng)。 為了使這種映射能夠做到與相應(yīng)的設(shè)備無(wú)關(guān)，在配置空間的頭區(qū)域中安排了一組供映射時(shí)使用的基址寄存器。 （七） 總線仲裁 三、 PCI 總線與接口概述 總線技術(shù) 配置空間頭區(qū)域及功能 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 1 0 I/O空間指針 規(guī)范規(guī)定每個(gè) I/O基地址下的端口數(shù)不得大于 256。 31 2 1 0 基 地 址 0 預(yù)取使能 存儲(chǔ)空間指針 00 32位地址空間任意映射 01 32位地址空間 1M字節(jié)以內(nèi)映射（已經(jīng)不用） 10 64位地址空間任意映射 11 保留 31(63) 3 2 1 0 基 地 址 保留 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，除了低四位滿足上述要求外，高位部分實(shí)際設(shè)置位數(shù)視映射多大地址空間范圍而定，根據(jù)地址范圍，決定高多少位需要設(shè)置，這些位被設(shè)置成可寫(xiě)，高位部分的其它位用硬件使其為 0，并只可讀?；刂吩O(shè)置過(guò)程： 系統(tǒng)初始化程序向基地址寄存器寫(xiě)全 1 系統(tǒng)初始化程序讀出基地址寄存器的內(nèi)容 系統(tǒng)初始化程序判斷設(shè)備需要的地址空間大小 系統(tǒng)初始化程序分配基地址并寫(xiě)回到該基地址寄存器 如設(shè)備需要使用 1MB的存儲(chǔ)空間，硬件實(shí)現(xiàn)基地址寄存器的時(shí)候應(yīng)該使位 0，位 4～位 19由硬件使其保持為 0 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 舉例 1： 系統(tǒng)初始化向基址寄存器寫(xiě)全 1后讀出的值 =FFF00000h ? 位 0=0，表示是一個(gè)存儲(chǔ)器地址空間映射 ? 位 [2:1]=00b，它是 32位存儲(chǔ)器映射 ? 位 3=0，表示它不是預(yù)取存儲(chǔ)器。 ? 位 [31:4] 第一個(gè)為 1的是位 20，表示映射的存儲(chǔ)空間為 220＝1MB。 這意味著存儲(chǔ)映射的基地址應(yīng)該起始于 1MB、 2MB、 3MB等的邊界上。 系統(tǒng)經(jīng)過(guò)權(quán)衡后再向該基址寄存器寫(xiě)入實(shí)際映射的空間基址，該基址應(yīng)該是 1MB邊界的，如： FFF00000H, FFE00000H, FE000000H等。 問(wèn)： FFF10000H地址能不能做該設(shè)備存儲(chǔ)基址？ 總線技術(shù) 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 舉例 2： 基址寄存器的值 =FFFFFF01h ? 位 0=1，表示是一個(gè) I/O地址空間映射 ? 位 [31:2] 第一個(gè)為 1的是位 8，表示映射的 I/O空間為 28＝ 256。 這意味著 I/O映射的基地址應(yīng)該是 256的整數(shù)倍。 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 最大 /最小映射地址空間是多少？ 最大 /最小存儲(chǔ)映射地址空間 最小存儲(chǔ)映射地址空間 =16字節(jié)（ 24） 最大存儲(chǔ)映射地址空間 =2GB（ 231） 最大 /最小 I/O映射地址空間 最小 I/O映射地址空間 =4字節(jié)（ 22） 最大存儲(chǔ)映射地址空間 =256字節(jié)（協(xié)議規(guī)定） 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 擴(kuò)展 ROM訪問(wèn)允許 31 11 10 1 0 基 地 址 保 留 擴(kuò)展 ROM基地址寄存器 擴(kuò)展 ROM基地址 =FFFF0001h ? 位 0=1，表示擴(kuò)展 ROM訪問(wèn)允許 ? 位 [31:11] 第一個(gè)為 1的是位 16，表示映射的存儲(chǔ)空間為 64K。 這意味著 ROM映射的基地址應(yīng)該起始于 64KB的邊界 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 (5)頭區(qū)域中其它寄存器 中斷引腳寄存器 8位只讀寄存器，指明設(shè)備使用了 PCI的哪個(gè)中斷引腳。 1代表 INTA， 2為 INTB…… 中斷請(qǐng)求線寄存器 8位可讀 /寫(xiě)寄存器，指明設(shè)備的中斷引腳和 PC機(jī)的 8259A的哪個(gè)中斷輸入線連。 Min_Gnt/Max_lat寄存器 Min_Gnt用來(lái)指定設(shè)備需要多長(zhǎng)的突發(fā)傳輸時(shí)間。 Max_lat用來(lái)表示對(duì) PCI總線進(jìn)行訪問(wèn)的頻繁程度。 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 2．配置空間的訪問(wèn) (1) 配置空間訪問(wèn)時(shí)目標(biāo)設(shè)備的選擇 對(duì)于某一 PCI設(shè)備， 1)只有當(dāng)輸入它的 IDSEL信號(hào)有效， 2)并且在地址期內(nèi) AD[1:0]為 00時(shí) ， 才能被作為配置訪問(wèn)的目標(biāo)設(shè)備。 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 (2) 配置空間訪問(wèn)的類(lèi)型 0類(lèi)配置空間訪問(wèn) ? 對(duì)（正在運(yùn)行的） 當(dāng)前 PCI總線上的目標(biāo)設(shè)備配置寄存器所進(jìn)行的訪問(wèn)。 ? 被配置訪問(wèn)的目標(biāo)設(shè)備必須在地址期采樣到其 IDSEL輸入信號(hào)有效，且 AD[1∶ 0]必須為 00。 ? 地址期 ， AD[1∶ 0]必須為 00； AD[10∶ 8]用于選擇物理設(shè)備的八種功能之一 ； AD [7∶ 2]為選擇該功能設(shè)備的配置寄存器號(hào) (雙字號(hào)）。 AD[31:11]可用于連接各設(shè)備的 IDSEL信號(hào) ? 數(shù)據(jù)期 ， AD[31∶ 0]傳送的是配置讀 /寫(xiě)數(shù)據(jù)。 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 1類(lèi)配置空間訪問(wèn) ? 對(duì)（通過(guò) PCI/PCI橋連接的） 下一級(jí) PCI總線上的目標(biāo)設(shè)備 (配置寄存器 )所進(jìn)行的訪問(wèn)。 ? 地址期 ， AD[1∶ 0]必須為 01； AD[10∶ 8]作為選擇物理設(shè)備的八種功能之一 。 AD[7∶ 2]為選擇該功能設(shè)備的配置寄存器號(hào)； AD[15∶ 11]用于存放第二級(jí)總線上被選中設(shè)備的 IDSEL號(hào) ， AD[23∶ 16] 放總線號(hào)。 ? 橋片中也有橋配置空間寄存器，存放有總線號(hào)和次級(jí)總線號(hào)等信息。 ? 一旦 PCI/PCI橋檢測(cè)到 1類(lèi)配置訪問(wèn)，就有三種情況，須分別進(jìn)行處理。 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 橋 A 橋 B 設(shè)備 設(shè)備 CPU總線 PCI總線 0 PCI總線 1 ? 如果要訪問(wèn)的總線號(hào)既不同于橋的第二級(jí)總線號(hào)，也不在橋的第二級(jí)總線號(hào)的下級(jí)總線范圍內(nèi)，那么橋?qū)⒑雎员敬卧L問(wèn)。 ? 如果總線號(hào)不同于橋的第二級(jí)總線，但在橋的第二級(jí)總線號(hào)的下級(jí)總線范圍內(nèi)，那么橋?qū)⒈敬卧L問(wèn)作為 1類(lèi)配置訪問(wèn)傳遞給第二級(jí)總線。配置命令從第一級(jí)傳遞到第二級(jí) C/BE總線。 ? 如果總線號(hào)與橋的第二級(jí)總線號(hào)相同，那么橋?qū)⒈敬卧L問(wèn)作為 0類(lèi)配置訪問(wèn)傳遞給第二級(jí)總線。 AD[10:2]直接從橋的第一級(jí)傳遞到第二級(jí) AD總線。 AD[15:11 ]的設(shè)備號(hào)用于決定第二級(jí)總線上哪個(gè)設(shè)備的 IDSEL信號(hào)被設(shè)置有效。配置命令從第一級(jí)傳遞到第二級(jí) C/BE總線。 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 針對(duì) x86兼容的系統(tǒng)， PCI協(xié)議定義了將處理器發(fā)出的 I/O訪問(wèn)識(shí)別為配置訪問(wèn)，或?qū)⑻幚砥靼l(fā)出的存儲(chǔ)器訪問(wèn)轉(zhuǎn)換為配置訪問(wèn)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，稱為 配置機(jī)構(gòu) 。 (3) 配置訪問(wèn)的訪問(wèn)方法 配置機(jī)構(gòu)是利用兩個(gè) 32位的 I/O端口寄存器來(lái)訪問(wèn) PCI設(shè)備的配置空間的。 ? 配置 地址 端口寄存器（ I/O地址為 0CF8H~0CFBH） ? 配置 數(shù)據(jù) 端口寄存器（ I/O地址為 0CFCH~0CFFH） 第一步，將要訪問(wèn)的總線號(hào)、設(shè)備號(hào)、功能號(hào)和雙字號(hào)寫(xiě)到配置地址端口寄存器。（ 32位寫(xiě)） 第二步，執(zhí)行一次對(duì)配置數(shù)據(jù)端口寄存器的讀 /寫(xiě)。 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 PCI BIOS 初始化程序只能通過(guò) PCI BIOS才能訪問(wèn) PCI配置寄存器。 PCI BIOS再通過(guò) 配置地址端口寄存器和配置數(shù)據(jù)端口寄存器實(shí)現(xiàn)其功能。 16位 PCI BIOS的調(diào)用 通過(guò) INT 1AH實(shí)現(xiàn)： AH=B1H， AL為子功能號(hào) 。 32位 PCI BIOS的調(diào)用 確認(rèn) 32位 BIOS是否存在； 確認(rèn) BIOS是否支持 PCI BIOS，取得 PCI BIOS入口地址； 通過(guò)對(duì) PCI BIOS入口地址的遠(yuǎn)程調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)： AH=B1H，AL為子功能號(hào)。 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 PCI總線的繼承者 —— PCI Express 1. 主要關(guān)鍵技術(shù)： ? 在兩個(gè)設(shè)備之間 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 串行互聯(lián) ? 雙通道，高帶寬，傳輸速度快 ? 靈活擴(kuò)展性 ? 低電源消耗，并有電源管理功能 ? 支持設(shè)備熱撥插和熱交換 ? 在軟件層保持與 PCI以及 PCIX總線兼容 ? 使用小型連接，節(jié)約空間，減少串?dāng)_ ? 采用類(lèi)似于網(wǎng)絡(luò)通信中的 OSI分層模式，具有數(shù)據(jù)包和層協(xié)議架構(gòu) 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 2. PCIExpress的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 北橋集成根組件 終端 PCI Express－ PCI橋 終端 終端 終端 終端 終端 端點(diǎn) PCI插槽 交換器 存儲(chǔ)器 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 1. USB的硬件 ?USB主控制器 /根集線器 主控制器負(fù)責(zé)將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行，并將數(shù)據(jù)傳給根集線器。根集線器控制 USB端口的電源，激活和禁止端口，識(shí)別與端口相連的設(shè)備，設(shè)置和報(bào)告與每個(gè)端口相連的狀態(tài)事件。 ? USB集線器 (USB Hub) 完成 USB設(shè)備的添加（擴(kuò)展）、刪除和電源管理等。 ? USB設(shè)備 HUB設(shè)備和功能設(shè)備（外設(shè)），外設(shè)含一定數(shù)量獨(dú)立的寄存器端口（端點(diǎn)）。外設(shè)有一個(gè)惟一的地址。通過(guò)這個(gè)地址和端點(diǎn)號(hào)，主機(jī)軟件可以和每個(gè)端點(diǎn)通信。數(shù)據(jù)的傳送是在主機(jī)軟件和 USB設(shè)備的端點(diǎn)之間進(jìn)行的。 USB 一、 USB系統(tǒng)組成 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 ? USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 在 USB外設(shè)中，通過(guò) I/O請(qǐng)求包將請(qǐng)求發(fā)送給 USB設(shè)備中的 USB（從）控制器。 ? USB驅(qū)動(dòng)程序 在主機(jī)中，當(dāng)設(shè)置 USB設(shè)備時(shí)讀取描述器以獲取 USB設(shè)備的特征，并根據(jù)這些特征，在發(fā)生請(qǐng)求時(shí)組織數(shù)據(jù)傳輸。 USB驅(qū)動(dòng)程序可以是捆綁在操作系統(tǒng)中，也可以是以可裝載的驅(qū)動(dòng)程序形式加入到操作系統(tǒng)中。 ? USB主控制器驅(qū)動(dòng)程序 完成對(duì) USB事務(wù)交換的調(diào)度，并通過(guò)根 Hub或其他的 Hub完成對(duì)交換的初始化。 2. USB的軟件 USB 一、 USB系統(tǒng)組成 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 PCI總線 宿主機(jī) USB主控制器 /根 Hub 高速 電話 高速 顯示器 高速 集線器 高速 麥克風(fēng) 揚(yáng)聲器 高速 揚(yáng)聲器 高速 鍵盤(pán) 高速 低速 麥克風(fēng) 麥克風(fēng) 低速 高速 =480Mb/s 全速 =12Mb/s 低速 =USB的層次拓?fù)鋱D USB 一、 USB系統(tǒng)組成 3. USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 USB集成器和設(shè)備的電阻連接 高 /低速 USB收發(fā)器 (主機(jī)或集線器端口 ) 高速 USB收發(fā)器 (主機(jī)端口或高速設(shè)備 ) +5vdc D+ D 地 15KΩ 15KΩ +~ D+ D 高 /低速 USB收發(fā)器 (主機(jī)或集線器端口 ) 低速 USB收發(fā)器 (低速設(shè)備 ) +5vdc D+ D 地 15KΩ 15KΩ +~ D+ D USB數(shù)據(jù)線 USB數(shù)據(jù)線 USB 二、 USB系統(tǒng)的接口信號(hào)和電氣特性 第九章 串行通信與總線技術(shù) 《 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 》 課件 USB常用信號(hào)電平（高速設(shè)備，低速設(shè)備電平相反） 總線狀態(tài) 信 號(hào) 電 平 發(fā)送端 接受器端 差分“ 1” D+ D (D+)(D)200mV且 D+ 差分“ 0” D D+ (D)(D+)200mV且 D