PCI Express 在嵌入式系统中的应用.docx

PCIExpress在嵌入式系统中的应用ronggang导语：本文从目前应用的需要出发，说明了PCIExpress连接技术出现的必要;分析了PCIExpress连接技术的特性;并把它与PCI总线技术进展比拟，给出其在嵌入式系统中的应用拓扑构造图摘要：本文从目前应用的需要出发，说明了PCIExpress连接技术出现的必要;分析了PCIExpress连接技术的特性;并把它与PCI总线技术进展比拟，给出其在嵌入式系统中的应用拓扑构造图。最后描绘了目前各芯片厂商针对PCIExpress连接技术提供的不同芯片。关键词：PCIExpress内部互联高速串行总线PCI总线PCI-X在过去几十年里，PCI总线是一种非常成功的通用I/O总线标准，尤其在嵌入式系统应用中，经常会看到PCI总线的踪影，但它将不能知足将来计算机设备的带宽需要。随着制造工艺的开展，将会出现10GHz的CPU，高速的内存和显卡，甚至1Gbps和10Gbps的网卡等其他需要“无限内部带宽的设备。由Intel公司推出的第三代I/O总线构造PCIExpress3GIO就是顺应这种需要产生的。它不但能与原来的PCI设备兼容工作，还可以增强原有设备的性能。其特点就是高性能，高扩展性，高可靠性，好的晋级性及低的本钱12。2002年7月23日，PCI-SIG正式公布了PCIExpress1.0标准，并且根据其开发蓝图，将在2006年正式推出2.0标准。PCIExpress有两个版本：根底版和交换版。根底版的特点是：与PCI软件兼容;很少的引脚数目串行;高速率2.5Gbps/通道;可扩展到32通道;CRC链路，端到端;热插拔;QoSQualityofService才能。交换版的特点是：物理层和数据链路层与根本版兼容;基于源的路由;多协议封装;堵塞治理;多播/播送。PCIExpress的拓扑构造包括一个主桥和假设干终点EndPoint对应假设干输入输出设备，见图1。多点对点联结技术将新的特性-开关技术-引入了输入输出总线拓扑构造。开关技术替换了原来的多点复用multi-drop总线技术，在不同的终点间它提供对等联结的方式，将各个终点的数据分开传输，最后汇总到主桥内3。align=center图1PCIExpress的拓扑构造/alignPCIExpress的根本特征：串行LVDS链接，见图2;align=center图2PCIExpress的串行LVDS链接/align基于互换的拓扑构造;每个通道的每个方向数据传输速率为2.5Gbps;最高连接通道为32个;带宽可扩展最大×32。CRC链路，端到端;热插拔;NTB链接的多HOST构造;与PCI/X兼容;电源治理。下表中列出了PCIExpress特点所带来的使用上的优点。表二是将PCIExpress与PCI/X进展的比照。注1.并行总线通常包含地址/数据信号和一些边带信号。边带信号用来表示总线上数据的方向和事务处理的类型，还能用于表示中断或者总线主控恳求。注2.一个典型的PCIExpress连接使用两个LVDS低电压差分信号对，一对用于发送，一对用于接收。在这个构造中没有边带信号，见图3。3align=centeralign=center图3典型的PCIExpress连接/align图4PCIExpress在嵌入式控制系统的应用/align注3.PCIExpress信道能聚集以增加总带宽，可用的带宽直接与通道的数目成比例。其有效组合为×1，×2，×4，×8，×12，×16，×32，通道数加倍带宽也加倍。如一个10Gbps的以太网控制器可以使用4条PCIExpress来与控制器的带宽相匹配。由于PCIExpress的突出特性，决定了它可以用于很多领域，诸如效劳器、成像系统、存储系统、通讯系统、工业控制等，影响比拟大的可能还是嵌入式系统，图4给出了其应用于嵌入式系统的应用拓扑构造。可以看出，在这种拓扑构造中本地端设备通过PCIExpress桥连接在一起，不再是通过PCI桥连接。依靠开关技术，本地端设备就可以“无限的扇出，且传输速率不会下降，而传统的依靠PCI桥连接的设备由于多点复用总线技术的限制，每一路本地端设备的传输速率会下降。在嵌入式应用方面，另外一个比拟让人关注的应该是ExpressCard，这种具有USB2.0接口的小型卡，其硬件本钱低，功能性好，将会取代粗笨的PC卡和发挥CompactFlash的优点。但是这种卡进入嵌入式市场的速度不会很快，由于PCIExpress将涉及硬件支持形式和特点的重大改变，对现有板卡的板形标准仍待制定4。由于PCIExpress技术卓越的特性，很多公司都投入了大量的精力来促进该技术的推广。在2003年秋天的Intel开发论坛上，PLX第一个演示了基于PCIExpress的ATCAAdvancedTelecomComputingArchitecture系统。各芯片组厂商也忙于开发支持PCIExpress的芯片。Mellanox技术公司已经公布了相关的芯片产品。Intel的i915PGrantsdale和i925×Alderwood芯片组将包括用于图形的×16连接，并支持333/400MHz的DDR和400/533MHz的DDR2。Intel的南桥芯片ICH6将有4条PCIExpress×1连接和4个串行ATA150端口。ICH6的俗称是Azalia，可以为PC提供192KHz，32位的多通道音频支持。威盛的北桥芯片保存了传统的AGP支持，其新的VT8251南桥芯片还将包括两个×1PCIExpress连接，4个串行ATA端口，Gb级以太网和8通道192KHz，24位音频支持。SiS的第一代PCIExpress南桥芯片SiS965L将包括两个×1连接，8通道音频，两个串行ATA端口和Gb级以太网支持。该公司已经量产SiS965和9652南桥芯片。VIA和Ali也方案今年第3季度量产PCIExpress南桥芯片VT8251和M1573。PCIExpress的卓越特性及Intel公司的大力推广，使得PCIExpress技术已经得到业界的广泛认可，相信以后它必将取代如今的PCI总线并成为新的主流的内部互联总线并在嵌入式系统及相关领域中大显身手。参考文献：1.:/163，浅谈PCIExpress及其技术分析。2.:/eerchina，com，走向点到点的互连-从PCI、PCI-X到PCI-Express。3.PLXTechnology,December，2003,HighPerformanceI/OInterConnectPCIExpressTechnologySeminar。4.电子产品世界，2004.8，2004是PCIExpress和总线移植年。