[摘要]Compact PCI是一種新的開放式工業(yè)計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，正廣泛地應(yīng)用于工控和通信市場。它遵從PCI總線技術(shù)和成熟的Eurocard機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)，非常適用于機(jī)架安裝的工業(yè)應(yīng)用。CompactPCI 也支持熱插拔能力，具有更堅(jiān)固、更可靠、使用維護(hù)簡單的優(yōu)點(diǎn)。PCI-PCI橋接器是用來擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)的要求，從而成為高性能總線標(biāo)準(zhǔn) [關(guān)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(yīng)用于工控系統(tǒng)、通訊和網(wǎng)絡(luò)等行業(yè)，Compact PCI已成為PICMG(由采用PCI技術(shù)來支持嵌入式應(yīng)用的公司組成的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織)支持的一項(xiàng)開放標(biāo)準(zhǔn)。Compact PCI標(biāo)準(zhǔn)將外設(shè)組件互連(PCI)標(biāo)準(zhǔn)特性與支持嵌入式應(yīng)用的堅(jiān)固機(jī)械外形完美結(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)兼容，現(xiàn)有的PCI外圍卡也可以很容易地移植到Compact PCI平臺(tái)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(diǎn)，模塊的抗震性和抗腐蝕性高。此外，Compact PCI模塊采用經(jīng)過20余年現(xiàn)場使用考驗(yàn)的歐規(guī)卡（Eurocard）結(jié)構(gòu)，采用垂直安裝、前抽取結(jié)構(gòu)，提高了模塊的散熱性、抗震性和易維護(hù)性。在電信和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，由于Compact PCI總線工控機(jī)良好地解決了可靠性和可維護(hù)性問題，加上工控機(jī)設(shè)計(jì)者一般都掌握基于PC的嵌入式軟硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，而且基于Microsoft的軟件和開發(fā)工具通用性強(qiáng)、使用者眾多，所以，Compact PCI總線工控機(jī)得以迅速打入。但相對于PCI/ISA加固型工控機(jī)而言，由于總體成本高、技術(shù)開發(fā)難度大、模板配套性差、電磁兼容性設(shè)計(jì)要求高等因素，Compact PCI總線工控機(jī)在工業(yè)過程控制領(lǐng)域并未得到實(shí)際應(yīng)用。相反，電信（Telecommunication和Computer Telephony）行業(yè)要求制造商提供開放式架構(gòu)和快速投放市場產(chǎn)品，而產(chǎn)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(jī)采用PC技術(shù)，具有豐富而廉價(jià)的軟件資源，其操作系統(tǒng)WINDOWS NT理想開發(fā)平臺(tái)，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(yīng)用。 PCI橋接器的簡單介紹 當(dāng)今的工業(yè)控制技術(shù)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(diǎn)，比如即插即用(Plug and Play)、中斷共享等。PCI總線具有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)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(shù)據(jù)傳送速率（132MB/s）或(264Mb／s)；PCI總線與CPU無關(guān)，與時(shí)鐘頻率亦無關(guān)，可適用于各種平臺(tái)，支持多處 理器和并發(fā)工作；PCI總線還具有良好的擴(kuò)展性，通過PCI-PCI橋路，可進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)展。PCI 總線的自動(dòng)配置功能使其應(yīng)用更為簡單、方便，由于該總線標(biāo)準(zhǔn)為元件和插件分配了相應(yīng)的 配置寄存器，對于某個(gè)系統(tǒng)只要有嵌入的自動(dòng)配置軟件，就可以在系統(tǒng)加電時(shí)自動(dòng)配置PCI 總線上的設(shè)備，為用戶提供了極大的方便。PCI總線是目前PC機(jī)上最先進(jìn)、最通用的一種總線。 PCI-PCI 橋是特殊的 PCI 設(shè)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(gè) PCI 總線，當(dāng)然單個(gè) PCI 總線可以支持的 PCI 設(shè)備的數(shù)量有電氣限制。在傳統(tǒng)的工業(yè)計(jì)算機(jī)中，一般只有4槽PCI設(shè)備，更多的是ISA設(shè)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(shí)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(shè)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(yīng)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(kuò)展出7個(gè)外圍的PCI槽。為了實(shí)現(xiàn)這7個(gè)PCI槽，Compact PCI的主機(jī)模塊上就需要使用到PCI-PCI橋接器，由一級(jí)PCI總線擴(kuò)展出二級(jí)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(jí)PCI總線與二級(jí)PCI總線的紐帶，由這個(gè)橋接器擴(kuò)展出了第二級(jí)PCI總線，通過系統(tǒng)的底板將擴(kuò)展的PCI總線信號(hào)從由主機(jī)模塊上的J1、J2，分配到各個(gè)擴(kuò)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(hào)必須按照以下規(guī)則設(shè)計(jì)：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(hào)INT（A,B,C,D）的繞行方式根據(jù)PCI橋接器的規(guī)范循環(huán)繞接。 當(dāng)系統(tǒng)中7個(gè)PCI槽仍不能滿足需求時(shí)，那么可以采取下面的兩種方式進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展： 1）主機(jī)模塊上采用雙PCI-PCI橋芯片設(shè)計(jì)，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(jīng)J1、J2擴(kuò)展出1-7槽，另一片經(jīng)J4、J5擴(kuò)展出9-15槽，如圖2示。此時(shí)該主機(jī)模塊只能采用前出線形式。 圖2 :采用雙橋接芯片PC12050的主機(jī)摸塊 2）主機(jī)模塊上采用單PCI-PCI橋芯片設(shè)計(jì)，擴(kuò)展1-7槽，另設(shè)計(jì)一模塊，插入1-7槽之一，由其再擴(kuò)展出9-15槽。這種方式實(shí)際上是在主板的橋接電路之外又設(shè)計(jì)了一橋接器模塊，將其插入第二級(jí)PCI總線中任一槽位，由它再擴(kuò)展出第三級(jí)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(gè)PCI段，使Compact PCI系統(tǒng)擴(kuò)展到數(shù)十個(gè)插槽，提供了滿足工業(yè)環(huán)境應(yīng)用要求的高性能的核心系統(tǒng)。 圖3:第二個(gè)橋接器插入第二級(jí)PCI總線的任一槽,擴(kuò)展出第三級(jí)PCI總線 以上簡單介紹了Compact PCI系統(tǒng)中主機(jī)模塊擴(kuò)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(bǔ)了傳統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)的不足，而且還為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來了高性能、高可用性的專有體系結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)的多級(jí)PCI總線。另外，Compact PCI所具備的熱插拔、冗余及其很強(qiáng)的電磁兼容性使其在眾多的領(lǐng)域都將會(huì)有更廣闊的前景。