PCI总线通用接口芯片CH361及其应用
PCI总线通用接口芯片CH361及其应用 关键词：PCI总线；CH361；
I/O端口映射；
扩展ROM映射 １ 主要特点 ＣＨ３６１是一个简便易用的ＰＣＩ总线通用接口芯片。该器件在本地端 提供了通用的８ 位数据总线。由于其支持Ｉ／Ｏ 端口映射和扩展ＲＯＭ 映射， 因而可广泛应用于制作低成本的基于ＰＣＩ总线的计算机板卡，或者用于将原先 基于ＩＳＡ 总线的板卡移植到ＰＣＩ总线上。
ＣＨ３６１的主要特点如下：
● 带有通用８位主动并行接口：包括８位数据、１６位地址、Ｉ／Ｏ读和 写以及存储器读和写；
● 可以设定ＰＣＩ设备的设备标识（Ｖｅｎｄｏｒ ＩＤ，Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤ，Ｃｌａｓｓ Ｃｏｄｅ 等）；
● 支持长度达２４０字节的Ｉ／Ｏ端口；
● 允许本地硬件地址实现专用Ｉ／Ｏ端口，可直接移植ＩＳＡ板卡到ＰＣ Ｉ总线；
● 具有两种Ｉ／Ｏ端口存取速度：分别为６０ｎｓ和２４０ｎｓ；
● 支持直接映射容量为８ｋＢ或者３２ｋＢ的扩展ＲＯＭ（Ｂｏｏｔ Ｒ ＯＭ）；
● 支持通过８ｋＢ或者３２ｋＢ扩容窗口映射的、容量为６４ｋＢ／１２ ８ｋＢ的扩展ＲＯＭ；
● 支持扩展ＲＯＭ（Ｂｏｏｔ ＲＯＭ）的写操作，同时支持存储器ＳＲ ＡＭ和闪存Ｆｌａｓｈ－Ｍｅｍｏｒｙ；
图2●内置预引导Ｍｉｎｉ－Ｂｏｏｔ－ＲＯＭ，可支持扩展ＲＯＭ模拟；
●内置Ｉ２Ｃ主设备接口，可挂接Ｉ２Ｃ从设备；
●支持本地设备数据等待，并可提供本地数据输入缓存；
●内置４μｓ～１ｍｓ的硬件计时单元，用于延时；
●采用８０个脚的ＬＱＦＰ８０和ＰＱＦＰ８０两种形式；
●采用了４项专利技术和多项专有技术，低成本，简便易用。
２ 引脚功能 ＣＨ３６１接口芯片的引脚排列如图１所示。各引脚功能如表１所列。
表1 CH361的引脚功能描述 ３ 工作模式 为了在不增加引脚的前提下提供更多可用功能，ＣＨ３６１对部分引脚进 行了复用，并可通过“工作模式设定”进行功能选择。“工作模式设定”的具体方法 如下：首先将本地端８位数据信号线采用上拉或者下拉的方式设定为所需的高电 平或者低电平，以便在ＣＨ３６１被复位后根据这些信号线的默认状态来设定工 作模式以及参数；
这些信号线在作为８ 位数据总线被驱动时，由于一般外部设 备的驱动电流不小于１ｍＡ，所以，上拉或者下拉不会影响其对数据总线的驱 动；
另外，ＣＨ３６１仅在复位后的１μｓ内一次性设定工作模式及参数，所以， 如果外部设备的驱动能力很小或者是采用ＯＣ 集电极开路驱动，那么，系统仅 在复位后的短时间内实现下拉，而在其余时间屏蔽下拉或者转换成上拉。表２和 表３所列为设定工作模式和参数时所对应的数值（１ 即高电平，０ 即低电平）。
表2 工作模式设定表 表3 引脚复用设定表 引脚功能说明 ４ ＣＨ３６１的典型应用４．１ 与ＰＣＩ总线的连接电路 图２所示是ＣＨ３６１与ＰＣＩ总线进行连接的接口电路，图中，电容Ｃ １～Ｃ４用于电源退耦，而Ｃ２～Ｃ４应分别并联在ＣＨ３６１的三对电源引脚 上。图中，ＰＣＩ总线的电源线引脚可以自由选择，但数量不得少于４对。ＣＨ ３６１属于高频数字电路，因此，设计ＰＣＢ板需要参考ＰＣＩ总线规范。
４．２ 与存储器的连接电路 图３是ＣＨ３６１与ＳＲＡＭ６２２５６存储器的接口电路。图中，ＣＨ ３６１通过ＭＥＭ＿ＲＤ和ＭＥＭ＿ＷＲ与存储器Ｕ２（型号是ＳＲＡＭ６２２ ５６）连接。因为ＣＨ３６１只在ＰＣＩ设备配置空间中提供扩展ＲＯＭ基址寄 存器，而计算机ＢＩＯＳ通常不会为ＳＲＡＭ设置扩展ＲＯＭ基址，所以在读写 存储器Ｕ２前，需要设置扩展ＲＯＭ基址寄存器，以将存储器Ｕ２映射到存储器 空间。也就是说，向ＣＨ３６１的扩展ＲＯＭ基址置入地址值０Ｅ００００００ １（该地址不能与其它设备的存储器地址相冲突，最低位置１是为了启用扩展Ｒ ＯＭ）后，Ｕ２即被映射到０Ｅ０００００００Ｈ至０Ｅ０００７ＦＦＦＨ 的 地址空间，这样，当计算机读写０Ｅ０００１２３４Ｈ 地址的存储器时，实际 上就是读写存储器Ｕ２的１２３４Ｈ地址的内容。
如果将普通的ＳＲＡＭ换成双端口ＳＲＡＭ，则ＣＨ３６１可以通过双端 口存储器与外部的单片机或者ＤＳＰ交换数据。ＣＨ３６１使用８位数据总线， 所以，向ＳＲＡＭ写入数据只能以字节为单位进行，但从ＳＲＡＭ读出数据则能 够以字节、字、双字为单位进行。ＣＨ３６１通过存储器与外部电路交换数据的 实测速度可以达到每秒１．５Ｍ字节。
４．３ 连接扩展ＲＯＭ 图４是ＣＨ３６１与扩展ＲＯＭ的接口电路。ＣＨ３６１可通过ＭＥＭ＿ ＲＤ与ＲＯＭ芯片Ｕ３（型号是２７Ｃ５１２）进行连接。它支持ＥＰＲＯＭ和 闪存Ｆｌａｓｈ－Ｍｅｍｏｒｙ，容量可以是３２ｋＢ或者６４ｋＢ。如果将Ｓ ＹＳ＿ＥＸ用于Ａ１６地址线，则最大容量可达１２８ｋＢ。一般情况下 ＣＨ ３６１可以直接支持３２ｋＢ容量的扩展ＲＯＭ（即２７Ｃ２５６芯片的容量）， 也可以在扩展ＲＯＭ的程序中通过控制Ａ１５地址线支持６４ｋＢ容量的ＲＯ Ｍ芯片。下拉电阻Ｒ１用于ＣＨ３６１的工作模式设定，因为图中的数据线Ｄ０ 连接了下拉电阻，所以，系统复位后，地址线Ａ１５为低电平以选择Ｕ３的低３２ｋＢ（地址为００００Ｈ－７ＦＦＦＨ），而在需要读取Ｕ３的高３２ｋＢ时 （地址为８０００Ｈ－０ＦＦＦＦＨ），可以通过写芯片控制寄存器的位０来重 新设定Ａ１５地址线，ＳＹＳ ＥＸ连接Ａ１６地址线时与Ａ１５的用法类似。
另外，由于ＰＣＩ扩展ＲＯＭ中的内容通常被ＢＩＯＳ复制到ＲＡＭ内存中，所 以需要设置ＣＨ３６１的扩展ＲＯＭ基址以重新将Ｕ３映射到存储器空间。ＣＨ ３６１的Ａ１５引脚不仅能用作地址线，还可以自由控制，例如在需要同时连接 ＳＲＡＭ和ＲＯＭ时，可通过Ａ１５切换两者的片选。ＰＣ机中的扩展ＲＯＭ相 当于一个电子盘，如果在其中写入引导程序和应用程序，那么，即使计算机没有 硬盘和操作系统，扩展ＲＯＭ中的引导程序和应用程序也能够控制计算机以实现 某些特定的功能。如，无硬盘ＰＣ机用于工业控制或控制作业流程等。
４．４ Ｉ／Ｏ端口应用 图５是ＣＨ３６１ 的应用接口电路。利用读选通／使能ＩＯＰ ＲＤ和写 选通／使能ＩＯＰ ＷＲ可 控制７４ＬＳ１３９的译码使能，然后由７４ＬＳ１ ３９对地址进行译码即可输出２路读控制和２路写控制，再经７４ＬＳ２４５输 入缓冲和７４ＬＳ３７４锁存输出， 即可获得２组每组８位缓冲输入和２组每 组８位锁存输出。如将ＣＨ３６１的Ｉ／Ｏ基址设定为５Ａ００Ｈ，则读取５Ａ ００Ｈ端口就是读取第一组缓冲输入，写入５Ａ０１Ｈ端口就是写入第二组锁存 输出。如果ＣＨ３６１没有连接扩展ＲＯＭ或者存储器，则空闲的地址线Ａ１４ ～Ａ８以及Ａ１５便可直接作为输出控制线。Ａ１５～Ａ０地址设定寄存器在系 统复位后为低电平，并且只能以字为单位进行读写。如要设定Ａ１３为高电平 Ａ９为低电平 其它位保持不变，则首先必须读取该寄存器，然后将读出数据中 的位１３置１、位９置０ ，最后再写回该寄存器。图５是一个简单示例，ＣＨ ３６１的输入输出信号与ＴＴＬ／ＣＭＯＳ 兼容，因而可以连接ＡＤＣ／ＤＡ Ｃ／ＭＣＵ等芯片，由于其输出引脚的驱动电流大于１０ｍＡ，因而可以在串接 限流电阻后驱动ＬＥＤ。此外，ＣＨ３６１还提供了８根地址线Ａ７～Ａ０以可 用于Ｉ／Ｏ地址译码，但由于偏移地址０ＦＦＨ至０Ｆ０Ｈ范围为专用功能寄存 器的地址，所以Ｉ／Ｏ地址译码只对偏移地址０ＥＦＨ至００Ｈ范围有效，且长 度不应超过２４０字节。一般情况下，如果使用的Ｉ／Ｏ端口长度不超过１２８ 字节，则可使用Ａ７作为外部电路的片选线。而当偏移地址为７ＦＨ至００Ｈ范 围时，Ａ７就可以输出低电平有效的片选信号，如果偏移地址超过８０Ｈ，Ａ７ 将输出高电平，此时，Ｉ／Ｏ端口的片选信号无效。