ARM922T核ZCP320A处理器PCI总线操作

    关键词：ARM922T ZCP320A PCI总线 RTL8139

ZCP320A采用了ARM公司的ARM922T核，ARM922T是ARM9TDMI通用处理器家族中的一员采用哈佛结构内部使用5级流水线支持32位的ARM指令系统和16位的Thumb指令系统包括两个相互独立的8KB 的数据和指令高速缓存，高速缓存行的长度是8个字。ARM922T 实现增强型ARM结构v4MMU以提供对指令和数据地址的转换和访问许可检测。ARM922T 支持ARM调试结构协处理器以及Tracking ICE。

ZCP320A内部使用三条AHB总线连接实现功能所需的主从设备。每条AHB总线连接一个主设备和多个从设备。根据总线连接的主设备的不同，三条总线分别被命名为COREBUS（ARM9 核作为该总线的主设备）、PBUS（PCI桥作为该总线的主设备）和DBUS（DMA控制器作为该总线的主设备）。这三条总线由总线管理模块统一进行管理。

ZCP320A集成的PCI总线接口是一个符合PCI协议2.2的总线接口。由于ZCP320A的内部总线是符合AMBA AHB协议的总线，所以在ZCP320A中设计了一个AHB-PCI的桥来实现AMBA AHB协议到PCI协议的转换。PCI总线通过AHB-PCI桥连接到内部AHB总线。

1 PCI总线接口概述

在ZCP320A中设计了一个AHB-PCI的桥来实现AMBA AHB协议到PCI协议的转换。PCI总线通过AHB-PCI桥连接到内部AHB总线。如图1所示。
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    AHB-PCI 桥是实现AHB总线和PCI总线的协议转换，实现AHB总线和PCI 总线之间数据交换的一个设备，AHB-PCI桥是32位的，即AHB总线和PCI总线都是32位的地址/数据总线。在CPU内部桥和两条内部总线相连接，COREBUS 和PBUS。这两条内部总线都符合AMBA AHB总线协议。在COREBUS上，ARM CORE 作为该总线的唯一主设备，桥则作为该总线的一个从设备。在PBUS上，桥作为该总线的唯一主设备，PCI缓冲及存储器则作为其从设备。在CPU外部，桥则和PCI总线相连接。通过COREBUS， ARM CORE访问桥及穿过桥访问外部的PCI设备。外部的PCI设备则通过PCI总线访问该桥并穿过桥到PBUS上访问CPU的内部存储器等资源。桥为PCI总线和内部ARM CORE及内部存储器的通信提供了数据缓冲。ARM CORE写数据缓冲由两个FIFO组成，每个FIFO可容纳32字节的数据和4 字节的地址。ARM CORE读数据缓冲由一个FIFO组成，该FIFO可容纳32字节的数据和4字节的地址。在另一侧PCI写数据缓冲由两个FIFO组成，每个FIFO可容纳32字节的数据和4字节的地址。PCI读数据缓冲由一个FIFO组成，此FIFO也可容纳32字节的数据和4字节的地址。当有大量数据需要进行传输的时候，桥上提供了DMA控制器供使用，可以大大提高数据通信效率。该DMA 控制器具有一个32字节的接收FIFO和一个32字节的发送FIFO。因此DMA在传输数据的时候可以实现乒乓效应，也就是说在接收的同时发送数据。

通过AHB-PCI桥，内部的ARM核可以对外部PCI设备进行访问；同时，外部的PCI设备也可以对内部的CPU资源进行访问。当AHB-PCI桥作为COREBUS上的从设备的时候，它从COREBUS上接收ARM发出读/写命令，然后在PCI总线上发起相应的传输，也就是说此时桥作为PCI的主设备。当外部PCI设备对AHB-PCI桥进行访问的时候，桥作为PCI从设备接收PCI 总线上的命令，同时作为AHB主设备在PBUS上发起相应的操作以达到访问CPU资源的目的。这就是CPU访问外部设备和外部设备访问CPU资源的两条路径。

ZCP320A的PCI桥在PCI总线仲裁方面，可以用外部的仲裁器，也可以用桥本身提供的仲裁器。设计人员可以根据需要选择用外部的仲裁器，还是用ZCP320A的PCI桥上的仲裁器。这个选择通过配置PCI混合控制寄存器PCI_MISC_CTL（偏移地址是0x100）的位12。如果使用外部仲裁器则将该位配置为1，而如果使用桥内部的仲裁器则将该位配置为0。桥上的PCI 仲裁器最多支持6个PCI主设备（包括ZCP320A本身）。其仲裁算法为分组轮循的优先算法。

ZCP320A提供了地址转换功能和地址空间范围定义功能。地址转换包括两个方向，一是从ARM CORE到外部PCI空间的地址转换；二是从PCI空间到PBUS空间的转换。地址转换和地