1 引 言
PCI局部总线由于其速度快、可靠性高、成本低、兼容性好等性能，在各种计算机总线标准中占主导地位，采用基于PCI标准的接口设计已成为各种项目开发中的优先选择。但是，由于PCI总线规范和接口定义较为复杂，从而使得传统的、以中小型规模器件开发接口电路的方法难以实现。鉴于此，许多厂家推出了专用的PCI总线接口芯片，其中AMCC公司生产的S59XX系列芯片因其功能强大、开发方便而应用广泛。S5920是AMCC公司新近推出的一种PCI总线接口芯片，他与S5933相比，减少了总线主控的功能，但其他性能与之相仿或有所增强，而价格降低了很多。因此，在无需进行总线主控的场合，使用S5920具有更高的性价比。由于本设计是作为云台控制端的接口，命令是单向发送，云台只是接收命令执行，故S5920完全能够胜任且降低成本。S5920的主要特点如下：
（1）符合PCI2．2标准的总线目标。
（2）带有4个集成32 b读写FIFO的直通通道。
（3）外加总线可工作于主动或被动状态。
（4）支持串行nvRAM（非易失性RAM）和可选 的外部BIOS。 2 内部结构
与S5933一样，S5920为设计者提供了与PCI总线相连的灵活易用的方式。通过S5920，复杂的PCI总线可被转换成易于使用的8／16／32 b用户总线即外加总线（ADD－ON－BUS）。S5920有信箱（MAIL－BOX）和直通通道（PASS－THRU）2种传输方式，并为这2种方式提供了完备的操作寄存器和外加总线信号。设计者可根据需要选择合适的传输方式，并通过S5920内部寄存器完成各种定义和设置。这样的特性使得设计者在进行应用设计时无需深入掌握PCI总线规范，而只需将注意力集中在外加总线逻辑和扩展卡功能的实现上即可，从而大大减少了为严格遵循PCI接口定义和总线时序所带来的工作量。
S5920提供3个物理接口：PCI总线接口、外加直线接口和NVRAM接口（可选），内部有2组寄存器，一组由PCI总线访问，另一组由外加电路访问。通过设置相关寄存器的值可以初始化S5920，PCI总线与外部设备的数据传输可以通过S5920内部的信箱寄存器、FIFO寄存器或者直通寄存器。S5920的通信、控制和配置主要通过PCI配置寄存器的内部操作寄存器备都必须提供的一组寄存器，他们之中保存了特殊的设备和产品信息，如厂商ID、设备ID、存储空间需求等，其内容在系统引导时被主BIOS读入内存。这些寄存器在S5920芯片中既可用自定义的缺省值进行初始化，也可由设计者用存储在外部nvRAM中的内容重新定义。
2．1 信箱通道
与S5933提供4个双向的信箱通道不同的是，S5920只有1个双向的信箱通道，但在多数设计中，这已经足够。由于S5920为信箱通道提供了非常灵活的操作方式，因而使得信箱的应用更加简便容易。
2.2 PASS－THRU通道
PASS－THRU通道的实质就是通过对PASS- THRU区域定义将ADD－ON上的资源S5920提供4个用户可设置的PASS－THRU区域，在系统配置周期，PCIBIOS根据配置空间的设置给每个区域分配地址。每个PASS－THRU通道的地址范围代表一个地址块，其大小由用户定义，最大范围为512 MB。每一个地址块的数据宽度可在8／16／32 b中选择。PASSTHRU传输通道为PCI总线提供一种寄存的访问端口，通过握手协议访问ADD－ON上的资源。
为此，S5933提供PASS－THRU地址寄存器（APTA）和PASS－THRU数据寄存器（APTD）。这2个寄存器分别用来存放PCI主控设备所要访问的PASS－THRU区域的地址和所访问的数据。当PCI主控设备对PASS－THRU区域进行访问时，S5920将要访问的地址锁存到PASS－THRU地址寄存器。如果是读操作，则通过ADD－ON接口的状态信号告知ADD-ON控制逻辑读取数据，ADD－ON控制逻辑可根据PASS-THRU地址寄存器的地址访问ADD－ON上的相应设备并将所读取的数据传送到PASS－THRU数据寄存器，然后S5920再将该数据送到PCI总线上，完成一次读操作；如果是写操作，S5920将数据锁存到PASS－THRU数据寄存器，然后通过ADD－ON接口的状态信号告知ADD－ON控制逻辑读取数据，ADD－ON控制逻辑将数据从PASS－THRU数据寄存器中读出，并根据PASS－THRU地址寄存器的地址传送到相应的ADD－ON设备上，完成写操作。
3 S5920与IMP16C550A接口设计
3．1 设计原理
IMP16C550A可以在不同的微机系统间提供数据通讯服务，他主要功能是完成并行CPU总线与串行外设间的数据字符转换。他较之常用的INS8250除了继承其基本功能外有了极大改进，使软件工作量有所降低。由于单向发送控制命令，因此使用只具有目标设备功能的S5920（而不用具有主控功能的S5933）作为PCI总线和IMP10C550A之间的接口芯片。但IMP10C550A处理数据的速率相对较低，从S5920出来的数据传输速率和PCI总线的数据传输速率相同，IMP10C550A难以承受这么高的数据传输速率，以往经典设计是采用在S5920和IMP10C550A之间必须加一级大容量缓冲器，以避免因IMP10C550A来不及数据接收而导致的数据丢失。
本设计地考虑如下：由于ADD－ON端的输出频率为33MHz（BPCLK），但ADD－ON端所有信号与ADCLK同步，故我们采用将BPCLK输入EPM7128SLC进行4分频，将分频后的时钟引至ADCLK端，而IMP10C550A的电路中我们采用11．059 2 MHz的晶振。通过这样的方式，则S5920发送并行数据频率低于并／串转换的频率，不会导致IMP10C550A来不及数据接收而导致的数据丢失。基本原理图如图1所示。
3．2 软件设计
本PCI板卡采用VXD驱动（本驱动适用于Windows 98），用NuMega VtoolsD为工具开发而成。命令数据传输采用S5920的PASS－THRU方式，基址1与2均采用I／O空间，基址3与4未用。几个关键问题及解决如下：
（1）如何获得系统分配给PCI卡的首地址
利用VxD来获得，这也是编写过程中所采用的方法。因为一旦即插即用的设备有什么增加或删减，VxD就获得一个消息即PNP＿NEW＿DEVNODE，在处理函数中判断发生了什么情况，如果是他所对应设备的注册和装载，VxD就会返回CM＿Register＿Device＿Driver函数，而他又会调用另一个配置管理函数CM＿Get＿ALLoc＿Log＿Conf来获得系统分配给他的资源。通过返回一个CM＿CONFI的结构。该结构可以分为4组：内存资源描述、I／O资源描述、IRQ资源描述和DMA资源。每组的第一段表明该类做了多少分配，后面的域为相关的参数项。值得注意的是各项资源（如控制空间基址、通用总线基址和IRQ）不固定，在不同的计算机上一般不相同，即使在同一台计算机上当硬件环境变了后一般也会变。
（2）应用层程序如何与底层驱动程序进行通信
在Windows中，Win32应用程序主动对VxD的通信方法只有一种，就是利用设备输入输出控制函数DeviceIoControl（），他的定义如下：
其中：dwIoControlCode为应用程序调用VxD的命令代码，他是应用程序和VxD通信的“语言”，通过他VxD知道应用程序要他做什么事情。
在VxD中收到W32＿DeviceIOControl控制消息，由OnW32DeviceIoControl（PIOCTLPA RAMpDIOCParams）函数来响应。他的结构定义如下：
参数pDIOCParams：为指向IOCTLParams结构的指针。
其中：dioc＿IOCtlCode为应用程序调用VxD的命令代码。后面的6个参数分别与前面的参数相对应。
3．3 信号流程
流程图如图2所示。
4 结 语
该板卡应用于云台控制系统及高温油阀调控系统，已取得很好效果，但传输距离有限。以后若需改进，可考虑在IMP16C550A的输出端接一片MAXIM公司的MAX490这种TTL和RS485的电平转换芯片，这样可以延长数据传输距离。PCI总线接口芯片的出现使得开发人员摆脱了纷繁复杂的协议本身，从而能用更多精力与时间投入设计与开发本身，进而开发出高质量的产品，同时可以缩短开发周期紧跟市场需求。
