[摘要]Compact PCI是一種新的開放式工業(yè)計算機標準，正廣泛地應用于工控和通信市場。它遵從PCI總線技術和成熟的Eurocard機械標準，非常適用于機架安裝的工業(yè)應用。CompactPCI 也支持熱插拔能力，具有更堅固、更可靠、使用維護簡單的優(yōu)點。PCI-PCI橋接器是用來擴展系統(tǒng)中PCI插槽的，它可以使Compact PCI系統(tǒng)更加滿足工業(yè)標準的要求，從而成為高性能總線標準 [關鍵詞] Compact PCI PCI總線 PCI橋接器 Compact PCI現(xiàn)狀及優(yōu)勢 Compact PCI總線是基于PCI電氣規(guī)范開發(fā)的高性能工業(yè)總線，現(xiàn)在正逐步廣泛應用于工控系統(tǒng)、通訊和網絡等行業(yè)，Compact PCI已成為PICMG(由采用PCI技術來支持嵌入式應用的公司組成的行業(yè)標準組織)支持的一項開放標準。Compact PCI標準將外設組件互連(PCI)標準特性與支持嵌入式應用的堅固機械外形完美結合在一起，其性能特征是專門針對工業(yè)環(huán)境而量身定制的。簡單地說，Compact PCI總線 = PCI總線的電氣規(guī)范 + 標準針孔連接器（IEC-1076-4-101） + 歐洲卡規(guī)范（IEC297/IEEE 1011.1）。 Compact PCI基于PICMG2.0規(guī)范，其電氣特性與PCI總線相同，因此用戶的軟件和普通PC機兼容，現(xiàn)有的PCI外圍卡也可以很容易地移植到Compact PCI平臺上。Compact PCI使用2mm高密度針孔總線連接器，和使用金手指連接器的PCI卡相比，具有連接可靠、完全氣密的特點，模塊的抗震性和抗腐蝕性高。此外，Compact PCI模塊采用經過20余年現(xiàn)場使用考驗的歐規(guī)卡（Eurocard）結構，采用垂直安裝、前抽取結構，提高了模塊的散熱性、抗震性和易維護性。在電信和工業(yè)自動化領域，由于Compact PCI總線工控機良好地解決了可靠性和可維護性問題，加上工控機設計者一般都掌握基于PC的嵌入式軟硬件設計技術，而且基于Microsoft的軟件和開發(fā)工具通用性強、使用者眾多，所以，Compact PCI總線工控機得以迅速打入。但相對于PCI/ISA加固型工控機而言，由于總體成本高、技術開發(fā)難度大、模板配套性差、電磁兼容性設計要求高等因素，Compact PCI總線工控機在工業(yè)過程控制領域并未得到實際應用。相反，電信（Telecommunication和Computer Telephony）行業(yè)要求制造商提供開放式架構和快速投放市場產品，而產品快速投放市場的能力主要取決于軟件而不是硬件。在這方面，由于Compact PCI總線工控機采用PC技術，具有豐富而廉價的軟件資源，其操作系統(tǒng)WINDOWS NT理想開發(fā)平臺，加上熱插拔和熱切換能力，恰好與電信要求相一致，因此被廣泛應用。 PCI橋接器的簡單介紹 當今的工業(yè)控制技術中PCI總線漸漸地取代了ISA總線，成為主流總線形式，它有很多優(yōu)點，比如即插即用(Plug and Play)、中斷共享等。PCI總線具有嚴格的標準和規(guī)范，這就保證了它具有良好的兼容性，符合PCI規(guī)范的擴展卡可插入任何PCI系統(tǒng)可靠地工作；PCI總線可以提供高數據傳送速率（132MB/s）或(264Mb／s)；PCI總線與CPU無關，與時鐘頻率亦無關，可適用于各種平臺，支持多處 理器和并發(fā)工作；PCI總線還具有良好的擴展性，通過PCI-PCI橋路，可進行多級擴展。PCI 總線的自動配置功能使其應用更為簡單、方便，由于該總線標準為元件和插件分配了相應的 配置寄存器，對于某個系統(tǒng)只要有嵌入的自動配置軟件，就可以在系統(tǒng)加電時自動配置PCI 總線上的設備，為用戶提供了極大的方便。PCI總線是目前PC機上最先進、最通用的一種總線。 PCI-PCI 橋是特殊的 PCI 設備，它把系統(tǒng)中的 PCI 總線粘和在一起。簡單系統(tǒng)中只有一個 PCI 總線，當然單個 PCI 總線可以支持的 PCI 設備的數量有電氣限制。在傳統(tǒng)的工業(yè)計算機中，一般只有4槽PCI設備，更多的是ISA設備，隨著PCI總線成為主流趨勢，系統(tǒng)中要求有更多的PCI插槽，以滿足工業(yè)控制的需求，這時我們可以使用 PCI-PCI 橋來增加更多的 PCI 總線使系統(tǒng)支持更多的 PCI 設備。這對于高性能的Compact PCI系統(tǒng)尤其重要。 Compact PCI系統(tǒng)中PCI-PCI橋接電路的應用 在Compact PCI規(guī)范PICMG2.0中，Compact PCI系統(tǒng)被限制在小于等于8槽，也就是說只能擴展出7個外圍的PCI槽。為了實現(xiàn)這7個PCI槽，Compact PCI的主機模塊上就需要使用到PCI-PCI橋接器，由一級PCI總線擴展出二級PCI總線，這里我們采用的芯片是Ti的PCI2050橋接器，原理框圖如圖1。 此例中橋接芯片PCI2050就是連接HOST CPU一級PCI總線與二級PCI總線的紐帶，由這個橋接器擴展出了第二級PCI總線，通過系統(tǒng)的底板將擴展的PCI總線信號從由主機模塊上的J1、J2，分配到各個擴展槽的P1、P2。在Compact PCI系統(tǒng)底板上，除系統(tǒng)槽外，另外七槽的信號必須按照以下規(guī)則設計：REQ#（6,5,4,3,2,1,0）；GNT#（6,5,4,3,2,1,0）；Slot（1,2,3,4,5,6,7）的Clock分別接CLK（A,B,C,D,E,F,G），IDSEL分別接AD（31,30,29,28,27,26,25），中斷信號INT（A,B,C,D）的繞行方式根據PCI橋接器的規(guī)范循環(huán)繞接。 當系統(tǒng)中7個PCI槽仍不能滿足需求時，那么可以采取下面的兩種方式進行進一步的擴展： 1）主機模塊上采用雙PCI-PCI橋芯片設計，芯片仍選用PCI2050橋接器，遵循PICMG2.7的雙系統(tǒng)規(guī)范，一片橋芯片經J1、J2擴展出1-7槽，另一片經J4、J5擴展出9-15槽，如圖2示。此時該主機模塊只能采用前出線形式。 圖2 :采用雙橋接芯片PC12050的主機摸塊 2）主機模塊上采用單PCI-PCI橋芯片設計，擴展1-7槽，另設計一模塊，插入1-7槽之一，由其再擴展出9-15槽。這種方式實際上是在主板的橋接電路之外又設計了一橋接器模塊，將其插入第二級PCI總線中任一槽位，由它再擴展出第三級PCI總線?？驁D見圖3。 通過以上方式利用PCI-PCI橋接電路連接多個PCI段，使Compact PCI系統(tǒng)擴展到數十個插槽，提供了滿足工業(yè)環(huán)境應用要求的高性能的核心系統(tǒng)。 圖3:第二個橋接器插入第二級PCI總線的任一槽,擴展出第三級PCI總線 以上簡單介紹了Compact PCI系統(tǒng)中主機模塊擴展PCI總線的幾種方法，可以看出PCI-PCI橋接器在其中起到了重要的橋梁作用。Compact PCI不僅彌補了傳統(tǒng)總線標準的不足，而且還為系統(tǒng)設計人員帶來了高性能、高可用性的專有體系結構和經濟的多級PCI總線。另外，Compact PCI所具備的熱插拔、冗余及其很強的電磁兼容性使其在眾多的領域都將會有更廣闊的前景。