接口 与通信 基才 PCI 总线的中断机制研 究 R es ea rc h o f P C l— ． b as ed in te rrup tio n m e c ha nis m 摘 要 ： PC I 总 线 具 有 即 插 即 用 ( PnP ， plug and play ) 的 特 性 ， 这 使 得 C PU 访 问 扩 展 卡 的 机 制 与 非 即 插 即 用 系 统 有 较 大 的 不 同 ． 尤 其 是 中 断 机 制 比 较 复 杂 。 本 文 详 细 地 介 绍 了 高 性 能 PC 机 的 中 断 结 构 和 PC 19052 的 中 断 机 制 ， 并 以 PC 19052 为 接 口 芯 片 设 计 的 PCI 扩 展 卡 为 例 ． 讨 论 了 用 中 断 方 式 和 CP U 交 换 数 据 的 程 序 设 计 要 点 ．旨在 从 底 层 全 面 了 解 基 于 P CI 总 线 的 中 断 处 理 机 制 ． 为 设 计 与 实 现 P C1 扩 展 卡 的 中 断 功 能 提 供 系 统 的 理 论 依 据 和 编 程 指 导 关 键 词 ： P C I 总 线 ： P C I 9052 ； 即 插 即 用 ( P nP ) ； 中 断 中 图 法 分 类 号 ： T P39 文 章 编 号 ： 1Oo8- 0570 ( 2Oo5) 05- 0181- 03 文 献 标 识 码 ： A A b s tr a ct ：P C I b us i s a typ e of s tand ard com p u ter b us w ith th e cha r acteristics of plug and playw ay of acc ess in g e xten d card iS d iffe ren t from the N on —P n P sy s— ( P nP ) ． This results in that the te n ，es p ecial l y th at th e mec han i sm of in terru ption i s v ery con — p lex ．T h is p aper in trodu ces th e in terr up tion s tru ctu re of p ow er P C and the in terru p ti on mec han ism of P C I9 0 5 2 i n d etail ． A nd then ， tak in g P C I ca r d b ased on P C 19 05 2 as an ex amp l e ， it d is— cu sses the p rogram m in g essenti als of exch an gin g d ata w i th C P U vi a in te rr up tion， th e p u rp os e of w h ich is to h ave a tho rou gh u n — d ers tan d in g of P C I - bas ed in terrup tion m ech an is m ． It i s ver y h elp ful for des i gn an d im p lem en ta ti on of P C I exten d card w ith i n terru p tion fun c tion ． K ey w o r d s ：P C I b u s ； P C I 90 5 2 ： P IIP i nt er r u p t io n l 概 述 高性 能 PC 机 一般 以 PCI 总线 为系 统 总线 。 由于 PCI 总线 协 议较 为复 杂 ． 因此在开发 PCI 扩展卡 时常采 用专用 的 PCI 接 口芯 片 。常见 的 PCI 接 口芯 片有 AMCC 公司 的 S59X X 系列 和 PLX 公 司 的 PL X905X 系列 ． 其 中 PLX9052(文中称 为 9052)使用广 泛。 在应 用 开发 中 ． 常 常使 用 中断 作为 CPU 和外 设 间交 换数 据 的方 式 。 但 由于 PCI 总线 具有 即插 即用 特 性 ， 即 PCI 设 备的存 储 器空 间 、 I／ O 空间 以及 中断 等 资源 都 是 自动 配 置 的 ． 使得 CPU 访 问扩 展卡 的机 制 与非 即插 即用系 统有 较大 的 不 同．尤其 是 中断 机制 比较 复杂 基 于 9052 接 口芯 片 设计 的 PCI 扩 展 卡若 以硬 件 中 断方 式 和 CPU 进 行 数据 交 换 ． 则 其过 程 可 概 括 为 以下 四个 步骤 ， 参 见 图 1。① 若 连 接到 9052 本地 中 断输 入 引脚 LINT i[2： 11的外 部 中 断源 有 效 ． 且 9052 内部 中断 使 能 ． 则 9052 的 中断输 出信 号 IN— T A# 有 效 ， 从而 产 生 PCI 中断请 求 。② 上 电时 ， 初始 化 软件 根据 资源 使用 情况 已 自动将 PCI 中断 引接 到系统 中断控 制 器的 某一 个 中 断 引脚 ( IRQi ) 上 ， 并 将 该信 息 写 入 了 9052 的配 置 空 间 中 。 用 户 可通过 其 配置 空 间来 获取 该配 置 信息 。③ 若 IRQi 上 的 中 断请 求未 被屏 蔽且 级 别足够 高 ．则该 中断 可 以通 过系统 中断控 制 器 向 CPU 提 交请 求 。④ 若 CPU 当前 开 中断 ． 则响 应 中断 ． 进 入 中断服 务例 程进 行 数据交 换 曾 光 裕 ： 副 教 授 基 金 项 目 ： 河 南 省 创 新 人 才 基 金 ( N o． 0521000200 ) 资 助 豳 嘲 嘲 龋 2 o 0 例 > I (郑 州 解放军 信息 工 程大 学) 曾光裕白 燕谢 磊 Ze ng 。 G ua ngyu Ba o ， Y an X ie 。 Le i 因此 ． 用 户若 要实 现 PCI 扩展 卡 的 中断功 能 ， 则 不 仅需 了解 商性 能 PC 机 的 中 断结 构 ，还 需 了解 PCI 接 口芯 片 的配 置 空 间 及 中断机 制 。 本 文首 先介 绍 高性 能 Pc 机 的中断 结构 、 9052 的配 置 空间 和 中断机 制 ． 然 后 给 出 以中 断方 式 实现 CPU 和 PCI 扩 展 卡 间数据 交 换 的程序 设计 要 点 。 主机 C PU M MA # 广 ， 、 I 一自 动 配 置机制、 、 ＼．． 一 产 圈 1 基于 PCI 总线的中断过程简圈 2 高性能 PC 机 的 中断结构 芯 片组是 主板 的灵 魂 成 。 高性 能的南 桥 芯片 除涵 盖常 规南 桥功 能外 。 还 具 有为微 机 系 统服 务 的 I／ O 接 口． 如 中断控 制 器 、 DMA 控 制器 等 。 为此 。 本文 也 称南 桥 为 SIO( System 1 ／ O ) 。不 同南桥 芯 片其集 成 的 中断控 制 逻 辑 复 杂程度 不 同 、 功 能也 有 所扩 展 ． 但 为保 持 兼 容性 ， 其最 低 两 级 的 中断控 制器 仍与 原 PC／ AT 微机 一致 。 有些 主板 的芯 片 组 由北 桥 和南 桥 组 I NT ( 至 c PU I NTA# ( 自 CPU 主 82C59 IR0 ●I_- IRQ0 IR1 +IR 2 从 82C59 IRO I RQ 1 IR 1 IR 2 l---一 INT R I NTR I R3 +I RQ3 IRO4 I RO5 I R3 I R4 I R5 控制器 1 IR4 +控制器 2 IR5 ++ I NTA# I R6 +IR7 +I RQ6IRQ 7 广 l I INTA# I R6 IR7 I ROB I RQ9 I RQ10 I RQ1 1 I RQ12 I RQ1 3 I RQ14 I RQ1 5 图 2 中断控制器框 图 2 1 S10 中断 控制 器 图 1 所 示 的“ 系统 中断 控制 器 ”即 是集 成 于 SIO 内部进 行 中 断管 理 的 UO 接 口 ． 文 中称 为 SIO 中 断控 制器 ． 其 最低 两 级 的结 构 见 图 2。每 片 82C59 支 持 8 个 中 断源 ，主片 的 IR2 与从 片 的 INT R 相 连 ． 两 片共 支 持 15 个 可屏 蔽 中断源 ． 其 中 ． 主 片 的 输 入 源编 号 为 IRQ0一 IRQ7 ． 从 片 的输 入源编 号 为 IRQ8～ IRQ15。 外 部中断 源 向 82C59 提 出请求 后 ， 经 片 内的判优 逻 辑判优 ， 若 该请 求具 有 当前 最优 的中 断级 别 ．该 片 就会 通 过其 INT R 引 脚 向上提 中 断请求 。CPU 收到 请求 且 当前 开中 断 ． 则响 应 中断 ． 进入 用 户的 中断服 务例 程 。 集 成 在 SIO 内的 两 个 82C59 仍 具 有 原 82C59 的所 有 寄 存 器 ，各 寄存器 的功 能及 格式 均保 持 不变 ，们 SIO 中断 控制 器 中 82C59 的许 多可选 功 能 已固定 ， 不能通 过 程序 改写 。 2． 2 PCI 中断 如何 纳入 系统 的 中断 结构 PCI 总 线 上 有 4 条 中 断 请 求 信 号 线 ： INT A#、 INT B# 、 INTC# 和 INTD#， 均 为 漏 极 开路 且 低 电平 有 效 ( 相 应 的 IRQi 应编 程 为 电平 触 发方式 ) 。单功 能 PCI 设 备只 能使 用一条 中断线 且 为 IN— TA#， 多 功能 PCI 设 备 可 以按 PCI 规范 的 要求 使 用其 它 中 断线 。 @m胃 电话 ： 0 10-62 1324 36 ， 62 1926 16 (T 『 F ) ： 絮 一 维普资讯 http://www.cqvip.com
