PCI总线仲裁器的设计与实现.docx

"PCI总线仲裁器的设计与实现" PCI总线仲裁器是计算机系统中的一个重要组件，负责管理PCI总线上的设备之间的数据传输。由于计算机应用的不断发展， especialmente 在嵌入式系统中，集成的仲裁器难以满足某些场合的应用。因此，使用CPLD技术实现独立的PCI总线仲裁器变得非常必要。 一、PCI总线仲裁机制 PCI总线仲裁机制是基于设备访问，而不是基于时间分配的。在任一时刻，总线上的一个主设备要想获得对总线的控制权，就必须发出它的请求信号。如果此刻该设备有权控制总线，总线仲裁器就使该设备的总线占用允许信号有效，进而获得总线的使用权。当有多个主设备同时发出总线控制请求时，就必须由仲裁器根据一定的算法判定，当前应该由哪个主设备获得控制权。 二、仲裁算法 常用的仲裁算法有：公平算法、循环算法等。本仲裁器设计采用的是循环算法，设备的优先级预先设定。目前的设计实现对四个PCI设备请求的仲裁，各设备优先级由高到低安排为：设备0、设备1、设备2、设备3。 系统启动伊始，没有设备使用PCI总线，也没有设备请求使用PCI总线，仲裁器总是设定设备0拥有总线控制权，即将总线停靠于设备0。此时设备0的PCIgntN是有效的。而在此之后，仲裁器总是指定PCI总线的最后一个使用者为总线的停靠设备。 当有一个或多个设备提出拥有总线使用权的请求时，仲裁器将按照事先安排的设备优先级顺序逐一查询。对于只有一个设备请求的情况，该设备的请求将会马上得到响应；如果多个设备同时发出请求时，仲裁器裁定首先响应优先等级高的设备的请求，当此设备完成数据传输交出总线使用权后，再由优先等级低的设备使用总线。 三、编程设计与实现 本设计使用AHDL语言，在MaxplusII上编译通过，并进行了仿真。仲裁器信号定义包括PCI时钟、复位信号、总线占用请求信号、数据交易的启动或开始信号、交易数据准备好信号等。仲裁器状态机定义包括八个状态，分别对应不同的总线状态。仲裁的实现采用了循环算法，每个设备的状态转换都是相同的。 本文介绍了PCI总线仲裁器的设计与实现，使用CPLD技术实现独立的PCI总线仲裁器，能够满足嵌入式系统中的应用需求。该设计采用循环算法，设备的优先级预先设定，并使用AHDL语言进行编程设计。该设计的实现可以提高PCI总线的使用效率，满足计算机系统中的应用需求。