Шины.PCI,.USB.и.FireWire

Таблица 6.10 (продолжение)

Интерфейс карт памяти и ввода$вывода прост — он практически совпадает с ин$ терфейсом статической асинхронной памяти. Карта выбирается сигналами CE#, действующими одновременно с установленным адресом. Чтение памяти и конфи$ гурационных регистров выполняется по сигналу OE#, запись — по сигналу WE#. Признаком, разделяющим в этих обращениях основную память и конфигураци$ онные регистры, принадлежащие области памяти атрибутов карты, является сиг$ нал REG#, действующий одновременно с CE# и адресом. Для обращения к портам ввода$вывода служат отдельные сигналы IORD# и IOWR#; во время их действия дол$ жен быть активен и сигнал REG#. В процессе обращения к портам карта может вы$ дать признак возможности 16$битных обращений сигналом IOSC16# (как на шине ISA). Чтение порта устройство должно подтверждать сигналом INPACK#, устанав$ ливаемым и снимаемым картой по сигналу CE#. Благодаря этому сигналу хост мо$ жет убедиться в том, что он читает не пустой слот.

Для мультимедийных карт имеется возможность переключения интерфейса в спе$ циальный режим ZV Port (Zoomed Video), в котором организуется отдельный двух$ точечный интерфейс передачи данных между картой и хост$системой. По смыслу интерфейс напоминает коннектор VFC графических карт — выделенная шина для передачи видеоданных, не связанная с остальными шинами (и не загружающая их), но имеет иной протокол. В режиме ZV Port адресные линии A[25:4], а также линии BVD2/SPKR#, INPACK# и I0IS16# получают иное назначение — по ним переда$ ются видеоданные и 4 цифровых аудиоканала. Для обычного интерфейса остают$ ся лишь 4 адресные линии, позволяющие адресоваться к 16 байтам общей памяти и атрибутов карты.

Интерфейс порта ZV соответствует временным диаграммам CCIR601, что позво$ ляет декодеру NTSC в реальном времени доставлять видеоданные с карты в эк$ ранный буфер VGA. Видеоданные могут поступать на карту как с внешнего видео$ входа, так и с декодера MPEG.

Карты имеют специальное выделенное пространство памяти атрибутов, в котором находятся конфигурационные и управляющие регистры карты, предназначенные

для автоконфигурирования. Стандартом описан формат информационной струк туры карты (Card Information Structure, CIS). Карты могут быть многофункцио$ нальными (например, комбинация модема и сетевого адаптера). В спецификации MFPC (Multiple Function PC Cards) для каждой функции предусматриваются от$ дельные конфигурационные регистры и определяются правила разделения (со$ вместного использования) линии запроса прерывания.

Для устройств внешней памяти стандарт описывает форматы хранения данных, совместимые с FAT MS$DOS, а также ориентированные на флэш$память как ос$ новной носитель информации. Для непосредственного исполнения модулей ПО, хранящихся в ПЗУ карты, имеется спецификация XIP (eXecute In Place), описываю$ щая программный интерфейс вызова этих модулей (вместо загрузки ПО в ОЗУ).

Стандарт описывает программный интерфейс сервисов карт (Card Services), обес$ печивающий унификацию взаимодействия его клиентов (драйверов, прикладного ПО и утилит) с устройствами. Имеется также и интерфейс сервисов сокета (Socket Services), с помощью которого выполняются операции, связанные с обнаружением фактов подключения$отключения карт, их идентификации, конфигурирования питания и аппаратного интерфейса.

В стандарте имеются описания специфических особенностей, свойственных двум организациям, ведущим стандарт PC Card:

PCMCIA описывает автоиндексируемую массовую память (AIMS) для хране$ ния больших массивов данных (изображений, мультимедийных данных) на блочно$ориентированных устройствах. Имеется также спецификация 15$кон$ тактного экранированного разъема для подключения модемов и адаптеров ло$ кальной сети (15$pin Shielded Modem I/O connector) и 7$контактного для под$ ключения модемов (7$pin Modem I/O connector);

JEDIA для карт памяти предлагает формат файлов Small Block Flash Format, упрощающий файловую систему. Формат SISRIF (Still Image, Sound and Related Information Format) предназначен для записи изображений и звука на карты памяти. Имеется и спецификация для карт динамической памяти.

PCI в инструментальных системах: cPCI и PXI

Для устройств промышленного назначения в начале 1995 года был принят стан$ дарт Compact PCI. Шина Compact PCI (cPCI) разрабатывалась на основе специ$ фикации PCI 2.1. Этот стандарт принят Организацией производителей промыш$ ленных компьютеров PCIMG (PCI Industrial Computer Manufacturers Group). Шина отличается поддержкой большого количества слотов: 8 против 4 в обычной PCI. Как и PCI, шина поддерживает 32$битный и 64$битный обмен. Шина облада$ ет всеми возможностями автоконфигурирования, присущими PCI. Кроме того, шина дает возможность программного прочтения «географического адреса» моду$ ля. Географическая адресация дает дополнительную возможность идентификации физического местоположения модуля (хотя его можно определить и по номерам

некторы J1 и J2, плотно примыкающие друг к другу (они могут выглядеть как еди$ ный 47$позиционный разъем). Контакты J1 используются для сигналов 32$битной шины PCI; периферийная 32$битная плата может и не иметь разъема J2. Ряды 12– 14 используются как ключи для вариантов с уровнями сигналов 5В/3,3В. Здесь возможны универсальные платы, но не допускаются универсальные шасси. Разъем J2 используется по$разному: системный контроллер использует его для сигналов арбитража и синхронизации, разводящихся по периферийным слотам радиально. На периферийных платах он может и отсутствовать. В 64$разрядных системах J2 используется для расширения шины; в 32$разрядных он может использоваться для сигналов ввода$вывода, разводящихся через шасси. На этот же разъем выведены сигналы географической адресации (которые можно и не использовать). Назначе$ ние контактов разъемов J1 и J2 Compact PCI версии 2.1 приведено в табл. 6.12. Разъемы J3…J5 отводятся для прикладного использования. Конструкция коннек$ торов позволяет применять для них специфические модификации (например, с разделяющим экраном и механическими ключами). В шине предусматривается наличие независимых источников питания + 5 В, + 3,3 В и ± 12 В.

Таблица 6.12. Назначение контактов разъема cPCI

Таблица 6.13. Специфические сигналы шины Compact PCI

На базе шины Compact PCI фирмой National Instruments разработана специфика ция PXI (PCI eXtensions for Instrumentation — расширение PCI для инструмен$ тальных систем) в тех же конструктивах. По сравнению с cPCI в PXI более жестко определяется местоположение модулей. На шасси левый слот отводится для кон троллера шины, следующий за ним — для контроллера синхронизации (его номер пишут в ромбе), остальные — для периферийных модулей. При необходимости кон$ троллер может расширяться влево, занимая дополнительные слоты, разъемы ко$ торых не связаны с общей шиной.

В шине PXI часть контактов J2/P2, определенных в Compact PCI как резервные, предназначаются для организации дополнительных локальных шин и синхрони$ зации. Резервными остались только PXI_BRSVA15 и PXI_BRSVB4, разведенные по всем

слотам шасси. Топологию соединений на шасси PXI иллюстрирует рис. 6.6. На$ значение контактов J2 для периферийных модулей, системного контроллера и кон$ троллера синхронизации приведено в табл. 6.14–6.16. Специфические сигналы шины PXI имеют обозначения, начинающиеся с префикса PXI_. Назначение кон$ тактов J1 см. в табл. 6.12.

Рис. 6.6. Топология соединений в PXI

В инструментальных системах зачастую требуется синхронизация разных моду$ лей, для этого в PXI имеются специальные сигнальные линии. Шина синхронизи рующих сигналов Trigger Bus (8 линий) PXI_TRIG[0:7] объединяет все слоты одного сегмента PXI, за исключением системного. Кроме того, имеются 13 линий индиви дуальной синхронизации (Star Trigger), звездообразно соединяющих слот контрол$ лера синхронизации с остальными периферийными слотами всего шасси (может распространяться и на два сегмента PXI). Каждая из линий PXI_STAR[0:12] слота контроллера синхронизации соединяется с линией PXI_STAR своего слота. Развод$ ка линий обеспечивает идентичность задержек, вносимых ими в распространение сигнала между слотом контроллера синхронизации и периферийными слотами. Линии PXI_TRIG[0:7] и PXI_STAR[0:12] могут использоваться двояко: как для подачи команд запуска модулям от контроллера синхронизации, так и для сообщения модулями своего состояния (зависит от приложения шасси). Для прецизионной синхронизации имеется сигнал опорной частоты 10 МГц PXI_CLK10, который шас$ си синхронно (со сдвигом не более 1 нс) доставляет ко всем слотам. Для каждого слота предоставляется отдельный выход буфера; источником сигнала может быть как шасси, так и контроллер синхронизации (через сигнал PXI_CLK10_IN).

Локальные шины в PXI предназначены для связи соседних пар слотов. Локальные шины объединяют смежные слоты попарно (исключая слот системного контрол$ лера), образуя цепочку устройств (daisy chain). Каждая локальная шина имеет

13 линий, соединяющих цепи PXI_LBR[0:12] левого слота с цепями PXI_LBL[0:12] пра$ вого слота пары. Линии могут использоваться как для цифровых, так и аналого$ вых (до 48 В, 200 мА) сигналов. Цепи PXI_LBR[0:12] последнего (самого правого) слота могут выводиться на внешний разъем шасси. Для слота контроллера син$ хронизации линии PXI_LBL[0:12] недоступны — их контакты заняты звездообраз$ ными сигналами синхронизации.

Кроме механических и электрических характеристик PXI определяет ПО моду$ лей: основной ОС считается Windows NT/2000/9x, и модули должны поставлять$ ся с соответствующими драйверами. Это экономит время, необходимое для си$ стемной интеграции. В качестве средств разработки ПО предлагается использовать пакеты LabVIEW, LabWindows/CVI фирмы National Instruments; Visual Basic, Visual C/C++ от Microsoft и Turbo C/C++ от Borland. Модули PXI совместимы с шиной Compact PCI, а модули Compact PCI — с шиной PXI. Однако все преиму$ щества спецификации реализуются только при установке модулей PXI в шину PXI.

Таблица 6.14. Разъем J2/P2 PXI для периферийного слота